JP2007039831A - タイヤ用の金属コード、及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 コードのしなやかさ及びコンパクトさを確保しながら、コアへのゴム浸透を高め、耐コア抜け性、及び耐腐食性を向上する。
【解決手段】 ｎ本（２〜５本）の金属素線Ｆｃを引き揃えた１つの素線束１１に捻りが加えられたコア１２と、ｎ本より多い金属素線Ｆｓからなりかつコア１２の周囲に螺旋に巻き付けられるシース１３とを具える層撚り構造をなす。素線束１１は、前記捻りを加える前の状態において、前記金属素線Ｆｃが互いに平行に引き揃えられた束状態を保ちつつ該束自体が山部１５と谷部１６とを繰り返す２次元波状に型付けされた波状の型付け束１１Ａ、或いは該束自体が螺旋状に型付けされた螺旋状の型付け束１１Ｂから形成される。型付け束１１Ａ、１１Ｂは次式を充足する。Ｄ１は型付け束の金属素線の直径、Ｐは型付けピッチ、ｈは型付け高さである。
１０．０×Ｄ１≦Ｐ≦５０．０×Ｄ１ −−−（１）
０．１×Ｄ１≦ｈ≦２．５×Ｄ１ −−−（２）
０．５≦（ｈ／Ｐ）×１００≦１３．０ −−−（３）
【選択図】 図２

Description

本発明は、コード内へのゴムの浸透性を高め、層撚り構造における耐コア抜け性、及び耐腐食性を改善したタイヤ用の金属コード、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤに供される金属コードは、通常、コード径当たりのコード引張り強さを大きくしかつ良好な耐疲労性を得るために、同径の金属素線を最密に配置した層撚り構造、例えば３＋９構造（図７（Ａ））が広く採用されている。しかし、このような最密の層撚り構造は、シースａ内における金属素線ｂ、ｂ間相互の隙間が少ないため、ゴムがコアｃまで充分に浸透しえない。そのためコアｃとゴムとの接着力が不足し、タイヤ走行時に生じるコードの繰返しの曲げ変形によって、コアｃがコードから飛び出す等のコア抜けが発生し、コード損傷を招く傾向がある。又ゴムの浸透不足により、コード内で水分が伝播しやすくなるなど錆の発生傾向を招き、コード及びタイヤの耐久性を低下させるという問題もある。

そこで特許文献１には、図７（Ｂ）に示すように、１本の金属素線ｂからなるコアｃの周囲に、複数本の金属素線ｂからなるシースａを形成した例えば１＋６の層撚り構造のコードを開示しており、コアｃの金属素線ｂとして、撚り合わされる前の状態で２次元波状に型付けした型付け素線を用い、この型付け素線に捻りを加えながらシースと撚り合わせている。このものは、型付け素線に捻りを加えることで型付けが３次元化し、コアｃの直径が適度に増加するため、シースａ内における金属素線ｂ、ｂ間の隙間が大きくなり、コアｃへのゴム浸透を高めることができる。

しかし、コアｃが１本の金属素線ｂからなるため、例えばベルト層用など、比較的太いコードを形成するためには、コアｃの金属素線ｂ自体を太くせざる終えず、コードが剛直化してしなやかさを損ねる傾向となる。なお特許文献２には、コアｃとして、例えば図７（Ｃ）に示すように、すでに２次元波状に型付けした型付け素線ｂ１と非型付け素線ｂ２とを束ねて素線束とし、これに捻りを加えてコアを形成したものが開示されている。しかしこのものは、前記捻りによって各型付け素線ｂ１が個々に３次元化するため、コア直径が過大化する傾向となり、コードのコンパクトさを損ねることとなる。

そこで本発明は、金属素線が互いに平行に引き揃えられた束状態を保ちながら、該束自体を２次元波状に型付けした、或いは螺旋状に型付けした型付け束を用い、この型付け束に捻りを加えてコアを形成することを基本として、コードのしなやかさ及びコンパクトさを確保しながら、コアへのゴム浸透を高めることができ、耐コア抜け性、及び耐腐食性を改善しうるタイヤ用の金属コード、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。

特開２００２−１６１４８７号公報 特開２００２−１６１４８９号公報

本願請求項１の発明は、０．２５ｍｍより大かつ０．４０ｍｍ以下の直径Ｄを有する７〜１５本の金属素線からなるタイヤ用の金属コードであって、
２〜５本の金属素線を引き揃えた１つの素線束に捻りが加えられたコアと、このコアの金属素線の本数よりも多い金属素線からなりかつ前記コアの周囲に螺旋に巻き付けられるシースとを具える層撚り構造をなし、
前記素線束は、前記捻りを加える前の状態において、前記金属素線が互いに平行に引き揃えられた束状態を保ちつつ該束自体が山部と谷部とを繰り返す２次元波状に型付けされた波状の型付け束、或いは該束自体が螺旋状に型付けされた螺旋状の型付け束から形成されるとともに、
該型付け束の金属素線の直径Ｄ１、型付け束の型付けピッチＰ、型付け束の型付け高さｈは次の（１）〜（３）式を充足することを特徴としている。
１０．０×Ｄ１≦Ｐ≦５０．０×Ｄ１ −−−（１）
０．１×Ｄ１≦ｈ≦２．５×Ｄ１ −−−（２）
０．５≦（ｈ／Ｐ）×１００≦１３．０ −−−（３）

又請求項３の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部に、前記ビードコアの廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返すプライ折返し部を一連に具えたカーカスプライからなるカーカス、及び前記トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配されるベルト層を具える空気入りタイヤであって
前記ベルト層に、請求項１に記載の金属コードを使用し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、コードのしなやかさ及びコンパクトさを確保しながら、コアへのゴム浸透を高めることができ、耐コア抜け性、及び耐腐食性を向上することができる。

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は本発明の金属コードを用いた空気入りタイヤに一例を示す断面図である。
図１に示すように、空気入りタイヤ１は、本例ではトラック・バス用等の重荷重用タイヤであって、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とを具える。

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。このカーカスプライ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を一連に具えるとともに、該プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５から半径方向外方にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。

又前記ベルト層７は、２枚以上（重荷重用タイヤの場合は通常３〜４枚）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。

又前記ビード部４には、補強コードをタイヤ周方向に対して１０〜５０°の角度で配列した１枚以上の補強プライからなるビード補強層９を設けている。

このビード補強層９は、前記プライ本体部６ａのタイヤ軸方向内側面に沿って立上がる内側部９ｉと、前記プライ折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側面に沿って立上がる外側部９ｏとを連ねた断面Ｕ字状をなし、本例では、前記内側部９ｉ、外側部９ｏは、プライ折返し部６ｂよりもタイヤ半径方向内側で終端している。このビード補強層９は、ビード部４の曲げ剛性を高め、かつ荷重負荷走行時におけるプライ折返し部６ｂに作用する圧縮応力及びプライ本体部６ａに作用する引張応力を緩和してビード耐久性を向上させることができる。

そして本実施形態のタイヤ１では、前記ベルト層７に用いるベルトコードとして、図２に示すように、０．２５ｍｍより大かつ０．４０ｍｍ以下の直径Ｄを有する７〜１５本の金属素線Ｆからなる層撚り構造の金属コード１０を採用している。詳しくは、金属コード１０は、ｎ本（２〜５本）の金属素線Ｆｃを引き揃えた１つの素線束１１に捻りが加えられたコア１２と、前記ｎ本よりも多いｍ本の金属素線Ｆｓからなりかつ該金属素線Ｆｓを前記コア１２の周囲に螺旋に巻き付けてなるシース１３とを具えるｎ＋ｍ構造をなし、本例では、ｎ＝３、ｍ＝９とした３＋９構造のものを例示している。

又本発明では、前記素線束１１が、波状の型付け束１１Ａ（図３に示す）、或いは螺旋状の型付け束１１Ｂ（図４に示す）から形成されることに特徴を有する。前記波状の型付け束１１Ａでは、捻りを加える前の状態において、ｎ本の金属素線Ｆｃを互いに平行に引き揃えた束状態を保ちながら、該束自体が山部１５と谷部１６とを繰り返す２次元波状に型付けされている。即ち、図５に示すように、ボビン２０から巻き戻されたｎ本の金属素線Ｆｃを互いに平行に引き揃えて束体２１を構成するとともに、この束体２１自体に、２次元波状の型付けを行うことにより、波状の型付け束１１Ａを１本の線材の如く形成している。又螺旋状の型付け束１１Ｂ（図４に示す）では、捻りを加える前の状態において、ｎ本の金属素線Ｆｃを互いに平行に引き揃えた束状態を保ちながら、該束自体が螺旋状に型付けされている。即ち、前記束体２１自体に、螺旋状の型付けを行うことにより、螺旋状の型付け束１１Ｂを形成している。なお前記型付け束１１Ａ、１１Ｂにおいては、その全長に亘って各金属素線Ｆｃは互いに最密に接触している。

そして図５の如く、前記型付け束１１Ａ、１１Ｂからなる素線束１１に捻りを加えてコア１２を形成するとともに、該コア１２の周囲にｍ本の金属素線Ｆｓを巻き付けてシース１３を形成する。なお同図には、捻りを加えた後に、金属素線Ｆｓを巻き付けたものを例示しているが、金属素線Ｆｓの巻き付けを、捻りと同時におこなうこともできる。

ここで、前記素線束１１が波状の型付け束１１Ａの場合には、前記捻りを加えることで素線束１１の２次元型付けが３次元化する。このとき、前記型付け束１１Ａが１本の線材の如く形成されているため、捻られたコア１２の状態においても、各金属素線Ｆｃは互いに最密に接触した状態を保持している。そのため、コア１２の見かけの直径Ｋ１を素線束１１の直径Ｋ０に比して適度に増加させることができる。その結果、シース１３内における金属素線Ｆｓ、Ｆｓ間の隙間が広がり、コア１２へのゴム浸透性が高まるとともに、コア１２が大径化したスペース内にゴムを充填することが可能となる。従って、コア１２とゴムとの接着力を高めることができ、耐コア抜け性を高めコード損傷を抑えるとともに、錆の発生を抑制しうる。しかも、前記コア１２内において各金属素線Ｆｃが互いに密着しているため、コードをコンパクトに保つことができる。又コア１２を複数の金属素線Ｆｃで形成しうるため、コードの硬直化を防止でき、しなやかな柔軟性を確保することが可能となる。なお従来の如く、２次元型付けされた複数の金属素線を捻りながら撚り合わせてコアを形成した場合には、各金属素線が個別に３次元化するため、コアの見かけの直径が過大となり、コードのコンパクト化に不利を招く。

又素線束１１が螺旋状の型付け束１１Ｂの場合には、それ自体の型付けが既に３次元化していることで、同様の作用効果を得ることができる。

又前記作用効果を有効に発揮させるためには、次の（１）〜（３）式を充足することが重要である。
１０．０×Ｄ１≦Ｐ≦５０．０×Ｄ１ −−−（１）
０．１×Ｄ１≦ｈ≦２．５×Ｄ１ −−−（２）
０．５≦（ｈ／Ｐ）×１００≦１３．０ −−−（３）
式中、Ｄ１は前記型付け束１１の金属素線Ｆｃの直径；Ｐは型付け束１１の型付けピッチ、ｈは型付け束の型付け高さを意味する。なお図３、４に示すように、型付けピッチＰは、波状の型付け束１１Ａの場合には、前記山部１５、１５間、或いは谷部１６、１６間の長手方向の波の長さを意味し、螺旋状の型付け束１１Ｂの場合には、螺旋ピッチを意味する。又型付け高さｈは、波状の型付け束１１Ａの場合には、波の振幅を意味し、螺旋状の型付け束１１Ｂの場合にはピッチ円の直径を意味する。

前記型付けピッチＰが直径Ｄ１の５０．０倍より大、及び型付け高さｈが直径Ｄ１の０．１倍より少では、型付けが過小となってゴム浸透性を充分に高めることができず、耐コア抜け性、耐腐食性の向上効果を不充分なものとする。逆に型付けピッチＰが直径Ｄ１の１０．０倍より少、及び型付け高さｈが直径Ｄ１の２．５倍より大では、型付け加工率が過大となって金属素線Ｆｃが受けるダメージが大きくなり、コードの強度を下げるとともに、強度低下率が大きくなって耐久性を低下させる。

又型付けピッチＰ及び型付け高さｈが前記範囲内であっても、その比（ｈ／Ｐ）×１００が０．５未満では、ゴム浸透性を充分に高めることができず、逆に比（ｈ／Ｐ）×１００が１３．０を超えると、型付け加工によるダメージが大きくなり、強度低下率が大となって耐久性を低下させる。

なお前記金属素線Ｆｃの直径Ｄ１は、０．２５〜０．４０ｍｍの範囲であり、０．２５ｍｍ未満では細すぎて、ベルトコード特に重荷重用タイヤのベルトコードとしての充分なコード強力を得ることができなくなる。逆に０．４０ｍｍを超えると、曲げ剛性が過大となってコードの硬直化を招くとともに、コードの形状保持性を悪化させる。なおシース１３の金属素線Ｆｓの直径Ｄ２も、前記０．２５〜０．４０ｍｍの範囲であり、本例では、金属素線Ｆｃと金属素線Ｆｓとを同径とした好ましい場合を例示しているが、Ｄ１＞Ｄ２、或いはＤ１＜Ｄ２とすることもできる。又コア１２における金属素線Ｆｃの本数ｎは、素線束１１の安定性の観点から５本以下とすることが必要であり、前記安定性と曲げ剛性との観点から３本（ｎ＝３）が最も望ましい。

又前記金属素線Ｆｃ、Ｆｓとしては、例えば炭素含有量が０．６５〜０．８８ｗｔ％の硬鋼線材が好適であり、炭素含有量が０．６５％を下回ると、金属素線の強度が低下傾向となり、逆に０．８８ｗｔ％を超えると金属素線の硬度が高すぎて型付けの際に強度低下が大きくなる傾向がある。

又前記コア１２の捻りピッチＰｃは、５．０〜１００．０ｍｍ、かつ前記シース１３における金属素線Ｆｓの巻き付けピッチＰｓは、前記捻りピッチＰｃの１．５〜２．５倍とするのが好ましい。捻りピッチＰｃが５．０ｍｍ未満ではコードの強力の低下が大きくなり、１００．０ｍｍを超えるとコードの疲労性が低下する。又巻き付けピッチＰｓが前記捻りピッチＰｃの１．５倍未満では、両方のピッチが近づき、コアの捻りの谷間に、シースの撚りが落ち込みやすくなり、ゴム浸透性が悪くなり、２．５倍を超えると、コアの素線とシースの素線との接触角度が大きくなって素線同士のこすれによる走行後の強力低下が大きくなる。

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、本発明は図示の実施形態に限定されることはなく、例えば金属コード１０の外側に、金属素線Ｆのバラケを防止する目的で、前記金属素線Ｆよりも細い周知の１本のラッピングフィラメントを螺旋に巻回しうるなど、種々の態様に変形して実施しうる。

表１、２に示す仕様の金属コードを試作し、各金属コードのコード特性（コード強力、コードの曲げ剛性、形状保持性）をテストした。又この金属コードをベルトコードとして用いた図１の構造の重荷重用タイヤ（サイズ１１Ｒ２２．５）を製作し、ゴム浸透性、耐コア抜け性、耐腐食性、走行後の強度保持率をテストした。その結果を表１に示す。なお各タイヤは、金属コード以外は同仕様である。なお金属素線Ｆには炭素含有量０．８２ｗｔ％の硬鋼線材を用い、又コードの外周には直径０．１５ｍｍの１本のラッピングフィラメントを３．５ｍｍの巻き付けピッチで付設している。

（１）コード強力：
ＪＩＳ Ｇ３５１０の「スチールタイヤコード試験法」に準拠し、引張り速度５０mm／分におけるコードの切断時の荷重（単位Ｎ／ｍｍ² ）を測定した。

（２）コードの曲げ剛性：
ＴＡＢＥＲ社（米国）製のＶ−５剛性試験機１５０−Ｄ型を用い、図６に示す如く、固定端から５ｃｍ長さでのびる金属コードの先端に力を付加し、先端の開き角度θが１５°になったときの曲げモーメントの値（Ｎ・ｃｍ）を測定した。

（３）ゴム浸透性：
タイヤから金属コードをトッピングゴムが付着した状態で取出し、このゴム付コードの表面からできる限りゴムを除去した後、断面からナイフを入れ、シースの素線のうちで隣り合う２本の素線を除去する。そして、除去された２本の素線と、残りのコアとの間に形成されている間隙にゴムが完全に充填されている部分の長さを約１０ｃｍにわたり測定し、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の浸透率とする。上記測定を１０本のコードについて行い、平均値をもってコードの測定値とする。

（４）耐コア抜け性：
タイヤから測定対象の金属コードとその前後２本の金属コードとの合計５本をトッピングゴムが付着したプライの状態で取出す。測定対象の金属コードは、上端側ではシースのみ切り落としてコアのみを突出させ、下端側ではコアのみを切り落として除去する。そして上チャックにより、前記突出したコア部分のみを挟むとともに、下チャックにより前記プライの下端部分（前記コアが除去されている範囲）を挟み、コアを上下に引っ張っる。そしてコア抜けが発生したときの引張り力（単位Ｎ）を測定した。なおコアがプライ中（トッピングゴム中）に埋まっている深さは１５ｍｍ、チャックによる引張り速度は、５０ｍｍ／分とした。

（５）耐腐食性：
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体して金属コードの錆の発生状況を観察した。評価は、比較例１を１００とする指数で示し、数値が小さいほど錆の発生が少なく良好である。

（６）走行後の強度保持率：
タイヤを約２０万ｋｍ走行させた後、タイヤを解体して金属コードを取り出し、走行前のコードの強度（コード強力）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、実施例の金属コードは、コードのしなやかさ及びコンパクトさを確保しながら、コアへのゴム浸透を高めることができ、耐コア抜け性、及び耐腐食性を向上しうるのが確認できる。又走行後の強度保持率も高く確保され、耐久性の向上にも貢献しうるのが確認できる。

本発明の金属コードを用いた空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 その金属コードを示す断面図である。 （Ａ）は波状の型付け束を略示する斜視図、（Ｂ）は断面図である。 （Ａ）は螺旋状の型付け束を略示する斜視図、（Ｂ）は断面図である。 金属コードの形成工程を略示する図面である。 コードの曲げ剛性の測定方法を説明する図面である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、従来技術を説明する金属コードの断面図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
６ａ プライ本体部
６ｂ プライ折返し部
９ ビード補強層
９ｉ 内側部
９ｏ 外側部
１０ 金属コード
１１ 素線束
１１Ａ 波状の型付け束
１１Ｂ 螺旋状の型付け束
１２ コア
１３ シース
１５ 山部
１６ 谷部
Ｆ、Ｆｃ、Ｆｓ 金属素線

Claims (4)

1. ０．２５ｍｍより大かつ０．４０ｍｍ以下の直径Ｄを有する７〜１５本の金属素線からなるタイヤ用の金属コードであって、
   ２〜５本の金属素線を引き揃えた１つの素線束に捻りが加えられたコアと、このコアの金属素線の本数よりも多い金属素線からなりかつ前記コアの周囲に螺旋に巻き付けられるシースとを具える層撚り構造をなし、
   前記素線束は、前記捻りを加える前の状態において、前記金属素線が互いに平行に引き揃えられた束状態を保ちつつ該束自体が山部と谷部とを繰り返す２次元波状に型付けされた波状の型付け束、或いは該束自体が螺旋状に型付けされた螺旋状の型付け束から形成されるとともに、
   該型付け束の金属素線の直径Ｄ１、型付け束の型付けピッチＰ、型付け束の型付け高さｈは次の（１）〜（３）式を充足することを特徴とするタイヤ用の金属コード。
   １０．０×Ｄ１≦Ｐ≦５０．０×Ｄ１ −−−（１）
   ０．１×Ｄ１≦ｈ≦２．５×Ｄ１ −−−（２）
   ０．５≦（ｈ／Ｐ）×１００≦１３．０ −−−（３）
2. 前記コアの捻りピッチＰｃは５．０〜１００．０ｍｍであり、かつ前記シースの巻き付けピッチＰｓは、前記捻りピッチＰｃの１．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項１記載の金属コード。
3. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るプライ本体部に、前記ビードコアの廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返すプライ折返し部を一連に具えたカーカスプライからなるカーカス、及び前記トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配されるベルト層を具える空気入りタイヤであって
   前記ベルト層は、金属コードをタイヤ周方向に対して傾斜配列させた２枚以上のベルトプライからなり、
   かつ前記金属コードは、０．２５ｍｍより大かつ０．４０ｍｍ以下の直径Ｄを有する７〜１５本の金属素線からなり、しかも２〜５本の金属素線を引き揃えた１つの素線束に捻りが加えられたコアと、このコアの金属素線の本数よりも多い金属素線からなりかつ前記コアの周囲に螺旋に巻き付けられるシースとを具える層撚り構造をなすとともに、
   前記素線束は、前記捻りを加える前の状態において、前記金属素線が互いに平行に引き揃えられた束状態を保ちつつ該束自体が山部と谷部とを繰り返す２次元波状に型付けされた波状の型付け束、或いは該束自体が螺旋状に型付けされた螺旋状の型付け束から形成され、
   しかも該型付け束の金属素線の直径Ｄ１、型付け束の型付けピッチＰ、型付け束の型付け高さｈは次の（１）〜（３）式を充足することを特徴とする空気入りタイヤ。
   １０．０×Ｄ１≦Ｐ≦５０．０×Ｄ１ −−−（１）
   ０．１×Ｄ１≦ｈ≦２．５×Ｄ１ −−−（２）
   ０．５≦（ｈ／Ｐ）×１００≦１３．０ −−−（３）
4. 前記コアの捻りピッチＰｃは５．０〜１００．０ｍｍであり、かつ前記シースの巻き付けピッチＰｓは、前記捻りピッチＰｃの１．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤ。

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