JP2007063725A - Steel cord for reinforcing rubber article and pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤに関し、詳しくは、空気入りタイヤや工業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるスチールコードおよびこのスチールコードをベルトの補強材として備える空気入りタイヤに関する。本発明では、特に、スチールコードで補強すべきゴム物品、特には空気入りタイヤのユニフォーミティーや耐久性を損なわずに軽量化を達成するものである。 The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles and a pneumatic tire, and more specifically, a steel cord used as a reinforcing material for rubber articles such as a pneumatic tire and an industrial belt, and the steel cord as a reinforcing material for a belt. Related to pneumatic tires. In the present invention, weight reduction is achieved without impairing the uniformity and durability of a rubber article, particularly a pneumatic tire, which is to be reinforced with a steel cord.
ゴム物品の典型例である空気入りタイヤにおいて、その耐久性を低下させる要因として、カット傷などを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入する水分がベルトのコードを腐食させ、この腐食域の拡大によってコードとゴムとが剥離して生じるセパレーションが知られている。 In pneumatic tires, which are typical examples of rubber articles, as a factor that reduces the durability of the tires, moisture entering the inner belt from the outside of the tire via cut flaws corrodes the belt cord, and this corroded area There is a known separation that occurs when the cord and rubber are peeled off due to the expansion of.
このセパレーションを回避するには、コード内部へゴムを十分に浸入させてコードのフィラメント間に水分が伝播する隙間を形成させない構造、いわゆるゴムペネ構造が有効である。このゴムペネ構造は、コードを緩く撚ることによってフィラメント間の隙間を大きくしてゴムの浸透を実現した構造であり、特に1×3や1×5構造の単撚りコードにおいて適した構造である。 In order to avoid this separation, a so-called rubber penetrating structure in which rubber is sufficiently infiltrated into the cord so as not to form a gap through which moisture propagates between the filaments of the cord is effective. This rubber penet structure is a structure in which the gap between the filaments is increased by twisting the cord loosely to achieve the penetration of the rubber, and is particularly suitable for a single twist cord of 1 × 3 or 1 × 5 structure.
しかしながら、近年、空気入りタイヤの乗り心地性や操縦安定性などの性能面から、より剛性の高いスチールコードが要望されている。なお、タイヤのベルトにおけるコードの打ち込み数を増加することによってベルトの引張剛性を確保することは可能であるが、タイヤの重量増の原因となる上、ベルトでの隣接コード間隔が狭くなるため、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易に隣接コード間に伝播して、いわゆるベルトエッジセパレーションを招き易くなる。 However, in recent years, a steel cord with higher rigidity has been demanded in terms of performance such as riding comfort and handling stability of a pneumatic tire. Although it is possible to ensure the tensile rigidity of the belt by increasing the number of cords driven in the tire belt, it causes an increase in the weight of the tire, and because the adjacent cord interval in the belt is narrowed, The rubber peeling starting from the cord end of the belt width direction end portion easily propagates between the adjacent cords, and so-called belt edge separation is easily caused.
高い剛性を有するスチールコードとして、特許文献1には、2+4の撚り構造のスチールコードが提案されている。このスチールコードは、撚りにより柔軟さが生ずる1×N構造のスチールコードに比べて相対的に剛性は高いものとなる。
しかしながら、特許文献1記載のスチールコードは、コアを構成する2本のスチール素線からなる束に波形螺旋癖付けが施されているため、タイヤ製造時に掛かるコードへの張力付加時にコア素線とシース素線間の隙間が無くなり、コード内部への十分なゴム浸透性が得られず、セパレーション現象の発生の面で必ずしも十分ではなかった。また、コア素線とシース素線の直径が同一であるため、コード作製時にトーションの制御が困難となるという問題もあった。
However, in the steel cord described in
タイヤの補強材として用いられるスチールコードは、タイヤ製造時のカレンダー工程に於いて平行に引き揃えられ、これにシート状のゴムを被覆してゴムとの複合体(以下トリートという)とし、続いて裁断工程にて上記トリートを一定の間隔でコード長手方向に対し斜めに裁断してトリート部材を得、この裁断されたトリート部材の側面同士を接合し、トリートの長さ方向に対して斜めにスチールコードが配置された帯状のトリート材としてタイヤのベルト部に用いられる。この際、スチールコードがトーションを有していると、裁断時にトリート端部でコード断面円周方向に回転しようとする力が発生し、その結果、トリート部材端部の跳ね上がりが起こる。このような端部の跳ね上がった形状のトリート部材は、次の接合工程において側面同士接合不能となるという問題点があった。また、この跳ね上がりの程度が大きくない場合には手動により跳ね上がりを矯正して接合することができるが、手動で矯正するには手間がかかるとともに、接合部(矯正部)のコード打ち込みの乱れは避けられず、タイヤユニフォーミティーの低下及びこれに起因するベルト部の耐久性の低下という問題点があった。 Steel cords used as tire reinforcements are drawn in parallel in the calendering process at the time of tire manufacture, and this is covered with a sheet of rubber to form a composite with rubber (hereinafter referred to as a treat). In the cutting process, the treat is cut obliquely with respect to the longitudinal direction of the cord at regular intervals to obtain a treat member, the side surfaces of the cut treat member are joined together, and steel is formed obliquely with respect to the length direction of the treat. It is used for the belt part of a tire as a strip-shaped treating material in which cords are arranged. At this time, if the steel cord has a torsion, a force for rotating in the circumferential direction of the cord cross section is generated at the end of the treat when cutting, and as a result, the end of the treat member jumps up. The treating member having such a shape in which the end portion is raised has a problem in that the side surfaces cannot be joined in the next joining step. In addition, when the degree of the bounce is not large, the bounce can be manually corrected and joined. However, manual correction is troublesome and avoids disturbing the cord driving of the junction (correction part). However, there was a problem that the tire uniformity was lowered and the durability of the belt portion was lowered due to this.
そこで本発明の目的は、スチールコードで補強したゴム物品において、該コード周辺でのセパレーションの発生による耐久性の低下を招くことなしに、ゴム物品の引張剛性を高めることが可能で、かつ1×N構造のコードよりもコード生産性向上が可能な2+n(n=3〜5)構造を基本とするスチールコードであって、補強すべきゴム物品のユニフォーミティーや耐久性を損なわずに軽量化を実現することのできるスチールコードを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to improve the tensile rigidity of a rubber article reinforced with a steel cord without causing a decrease in durability due to the occurrence of separation around the cord, and 1 × Steel cords based on a 2 + n (n = 3-5) structure that can improve cord productivity over N-structured cords, reducing weight without compromising the uniformity and durability of rubber articles to be reinforced It is to provide a steel cord that can be realized.
また、本発明の他の目的は、上記スチールコードをベルトの補強材として適用することにより、軽量化と耐久性と操縦安定性とを同時に満足する空気入りタイヤを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a pneumatic tire that satisfies the weight reduction, durability, and steering stability by applying the steel cord as a belt reinforcing material.
上記課題を解決するために、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、2本の撚り合わせていないコア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、3本〜5本のシース素線を前記コアの回りに撚り合わせてなる1層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平であるゴム物品補強用スチールコードであって、コア素線の直径がシース素線の直径よりも細いことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, a steel cord for reinforcing rubber articles according to the present invention includes a core in which two untwisted core strands are arranged in parallel in the longitudinal direction, and three to five sheaths. A steel cord for reinforcing rubber articles, which is constituted by a single-layer sheath formed by twisting strands around the core and has a flat cord contour shape in a cross section perpendicular to the cord axis, The diameter is smaller than the diameter of the sheath wire.
また、本発明の空気入りタイヤは、前記ゴム物品補強用スチールコードがベルトの補強材として使用されていることを特徴とするものである。 The pneumatic tire of the present invention is characterized in that the steel cord for reinforcing rubber articles is used as a belt reinforcing material.
本発明のスチールコードによれば、ゴム物品におけるコード周辺でのセパレーションの発生による耐久性の低下を招くことなしに、当該ゴム物品の引張剛性を高めることができるため、このコードを特にタイヤに適用することによって、タイヤの軽量化と耐久性と操縦安定性とを同時に満足することが可能となる。 According to the steel cord of the present invention, the tensile rigidity of the rubber article can be increased without causing a decrease in durability due to the occurrence of separation around the cord in the rubber article. By doing so, it becomes possible to satisfy the weight reduction, durability and steering stability of the tire at the same time.
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、2本の撚り合わせていないコア素線を長手方向に並列して配置してなるコアと、3本〜5本のシース素線をコアの回りに撚り合わせてなる1層のシースとによって構成され、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状が偏平である。かかる構成とすることにより、1×N構造のスチールコードに比べて相対的に剛性が高くなり、かつ、1×N構造のコードよりもコード生産性が向上する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.
The steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention has a core in which two untwisted core strands are arranged in parallel in the longitudinal direction and three to five sheath strands are twisted around the core. The cord contour shape is flat in a cross section that is configured by a single layer sheath and is orthogonal to the cord axis. By adopting such a configuration, the rigidity is relatively higher than that of the steel cord having the 1 × N structure, and the code productivity is improved as compared with the cord having the 1 × N structure.
ここで、本発明では、シース素線よりも細いコア素線を用いることが肝要である。かかるコア素線の直径dcとシース素線の直径dsとの比ds/dcは、好適には1.05〜1.10であり、直径比ds/dcをこの範囲内とすることで、コード製造時におけるトーションの安定化とタイヤ性能とを良好に両立させることが可能となる。この直径比が1.05未満ではコアに対するシースの回転トルクが不足し、トーションの安定化の面で十分ではなくなる。一方、直径比が1.10を超えるとシース素線が太くなり、ベルトの面外方向の曲げ剛性が大きくなり過ぎて、操縦安定性の面で十分ではなくなる。 Here, in the present invention, it is important to use a core wire thinner than the sheath wire. The ratio ds / dc between the diameter dc of the core wire and the diameter ds of the sheath wire is preferably 1.05 to 1.10. It is possible to satisfactorily balance the stabilization of the torsion and the tire performance during production. When the diameter ratio is less than 1.05, the rotational torque of the sheath with respect to the core is insufficient, which is not sufficient in terms of stabilization of torsion. On the other hand, when the diameter ratio exceeds 1.10, the sheath wire becomes thick, the bending rigidity in the out-of-plane direction of the belt becomes too large, and the handling stability is not sufficient.
また、本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、コード側面から見たコア素線の傾きがコード軸方向に対して、好ましくは5°以下、より好ましくは3°以下、さらにより好ましくは実質的に0°である。この理由は、コア素線を横並びでかつほぼ真直とすることで、タイヤ製造の際にかかるコードへの張力付加時のコード伸びが抑制され、コアとシース間に閉鎖空間が形成されることがないためである。これにより、ゴムがコア素線とシース素線相互間に容易に浸入するため、カット傷などを介してタイヤの外部から内部のベルト等に浸入した水分によりベルトのコードが腐食して、この腐食域の拡大によってコードとゴムとの間に剥離が生じるセパレーションを回避することが可能となる。 In the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention, the inclination of the core wire viewed from the side of the cord is preferably 5 ° or less, more preferably 3 ° or less, and still more preferably substantially, with respect to the cord axis direction. Therefore, it is 0 °. The reason for this is that the core strands are arranged side by side and substantially straight, so that the cord elongation during tension application to the cord during tire manufacture is suppressed, and a closed space is formed between the core and the sheath. This is because there is not. As a result, the rubber easily infiltrates between the core strand and the sheath strand, and the cord of the belt corrodes due to moisture that has entered the inner belt from the outside of the tire through cut flaws, etc. Separation in which separation occurs between the cord and the rubber due to the expansion of the area can be avoided.
さらに、本発明のゴム物品補強用スチールコードでは、シース素線がコアの周りに均一に分散配置されずに、偏った配置となることが好ましい(後述する実施例における図1参照)。かかる配置とすることで、コード上下方向の厚みを薄くすることができ、更にはタイヤへの適用に際しベルト層の厚みを薄くできることから、タイヤの軽量化が可能となる。また、コーナリング中の踏面部外側に発生するベルトのバックリング変形に対する柔軟性及びコード折れ性が改善される。 Furthermore, in the steel cord for reinforcing rubber articles according to the present invention, it is preferable that the sheath wires are not uniformly distributed around the core but are arranged in a biased manner (see FIG. 1 in an embodiment described later). With this arrangement, the thickness of the cord in the vertical direction can be reduced, and further, the thickness of the belt layer can be reduced when applied to the tire, so that the weight of the tire can be reduced. Further, the flexibility and buckling property of the belt against buckling deformation occurring outside the tread surface during cornering is improved.
さらにまた、本発明のゴム物品補強用スチールコードのコア素線及びシース素線の抗張力は、2.9N/mm2(300kg/mm2)以上であることが、軽量化の点から好ましい。また、コア素線およびシース素線の直径は0.20mm〜0.24mmの範囲内であることが好ましい。この直径が0.20mm未満ではベルトの強度を確保することが困難となり、一方、0.24mmを超えると、ベルトの面外方向の曲げ剛性が大きくなり過ぎて操縦安定性の低下を招くことになる。 Furthermore, the tensile strength of the core wire and the sheath wire of the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention is preferably 2.9 N / mm 2 (300 kg / mm 2 ) or more from the viewpoint of weight reduction. Moreover, it is preferable that the diameter of a core strand and a sheath strand exists in the range of 0.20 mm-0.24 mm. If the diameter is less than 0.20 mm, it is difficult to ensure the strength of the belt. On the other hand, if the diameter exceeds 0.24 mm, the bending rigidity in the out-of-plane direction of the belt becomes too large, and the steering stability is lowered. Become.
本発明の空気入りタイヤでは、上記の本発明のスチールコードの複数本を互いに並行に揃えてゴムシートに埋設してなるプライをベルトとして適用し、ベルト以外のタイヤ構造は特に制限されるものではなく、慣用に従い適宜採用することができる。 In the pneumatic tire of the present invention, a ply formed by aligning a plurality of the steel cords of the present invention in parallel with each other and embedded in a rubber sheet is applied as a belt, and the tire structure other than the belt is not particularly limited. However, it can be appropriately employed according to common usage.
ここで、本発明のスチールコードをベルト補強材として適用するにあたり、コア素線の横並び方向がベルト幅方向に略沿う配置とすることが肝要である。かかる配置とすることで、ベルト面に沿う向きに生じる面内曲げ変形に対する剛性が高くなり、タイヤの操縦安定性が向上する。すなわち、本発明のスチールコードはコア素線2本が横並び配列となっており、かつコア素線同士が横並びで接触しているため、コードの横曲げ変形に対してコア素線同士のフリクションが働いて横方向のコード曲げ剛性が高くなることから、コード横並び方向がベルト幅方向に略揃ったタイヤのベルトは、その面内曲げ剛性が高くなるためである。また、本発明のスチールコードは上下方向の厚みが従来の断面円形のスチールコードに比べ薄くなるため、ゴム物品、例えばベルトの厚さも薄くなり、重量を軽くすることが可能である。 Here, when the steel cord of the present invention is applied as a belt reinforcing material, it is important that the side-by-side direction of the core wires is arranged substantially along the belt width direction. With such an arrangement, the rigidity against in-plane bending deformation that occurs in the direction along the belt surface is increased, and the steering stability of the tire is improved. That is, in the steel cord of the present invention, two core strands are arranged side by side, and the core strands are in contact with each other side by side. This is because the cord bending rigidity in the lateral direction increases and the belt of the tire in which the cord side-by-side direction is substantially aligned in the belt width direction has high in-plane bending rigidity. In addition, since the steel cord of the present invention is thinner in the vertical direction than conventional steel cords having a circular cross section, the thickness of a rubber article, for example, a belt is also reduced, and the weight can be reduced.
以下、本発明を実施例および比較例に基づき詳細に説明する。
実施例1
図1に、2+4撚り構造のスチールコードを示す。図1中、(a)は上から見た部分の側面図、(b)は(a)におけるa−a、b−b、c−c、d−d、e−eの各位置での、コード軸に直交する断面の断面図である。また、(c)は(a)と直交する横から見た部分側面図、(d)は(c)におけるa−a、b−b、c−c、d−d、e−eの各位置での、コード軸に直交する断面の断面図である。図中、符号1はコア素線、符号2はシース素線であり、2本のコア素線1は、コード軸方向にはぼ直線で、互いに平行を保って保持されている。一方、4本のシース素線2はコア素線1の外層上に14mmのピッチPをもって撚り合わされている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples.
Example 1
FIG. 1 shows a steel cord having a 2 + 4 twist structure. In FIG. 1, (a) is a side view of a portion viewed from above, (b) is a position at a-a, bb, cc, dd, ee in (a). It is sectional drawing of the cross section orthogonal to a code axis. Moreover, (c) is a partial side view seen from the side orthogonal to (a), (d) is each position of aa, bb, cc, dd, ee in (c). It is sectional drawing of the cross section orthogonal to a code axis | shaft. In the figure,
かかるスチールコードの作製にあたっては、コアのコード軸方向傾きを小さくするために、撚り線時の巻き出しテンションをシースの巻き出しテンション対比大きくし、撚り合わせ後のアフターフォーミング量を適正化した。 In producing such a steel cord, in order to reduce the inclination of the core in the cord axis direction, the unwinding tension at the time of stranded wire was made larger than the unwinding tension of the sheath, and the after-forming amount after twisting was optimized.
図2に、このスチールコード軸に直交する一断面を拡大して示す。また、このスチールコードの仕様(素線径(コアおよびシース)、素線抗張力、コード側面から見たコア素線の傾き(コード長径方向のコアの傾きおよびコード短径方向のコアの傾き、ここで、「長径方向」とはシース1ピッチあたりのコード断面の最大径方向であり、「短径方向」とは、長径方向に直交する方向である))を下記の表1に示す。 FIG. 2 shows an enlarged cross section of the steel cord axis. In addition, the specifications of this steel cord (wire diameter (core and sheath), strand tensile strength, core strand inclination viewed from the side of the cord (core inclination in the major axis direction and core inclination in the minor axis direction, here The “major axis direction” is the maximum diameter direction of the cord cross section per sheath pitch, and the “minor axis direction” is the direction perpendicular to the major axis direction)).
コードトーションは、コード巻き取りリールからコードをその端末を拘束した状態で5m引き出し、次いで、端末の拘束を開放した時のコード回転を測定して評価した。トリート部材幅方向に全数測定し、各コードのトーションが全て3回以内ならトリート部材端部の跳ね上がりがなく、○とし、それより大きいとトリート部材端部の跳ね上がりが発生し、×とした。 The cord torsion was evaluated by measuring the cord rotation when the cord was taken out from the cord take-up reel by 5 m in a state where the cord was restrained and then the cord was released from the cord. The total number was measured in the width direction of the treat member. If all the torsion of each cord was within 3 times, the end of the treat member did not jump up, and if it was larger, the jump of the end of the treat member occurred, and x.
作製されたスチールコードを下記の表1に示す打込み数にて第1および第2ベルト層からなるベルトに適用し、サイズ185/70R14のタイヤを試作した。この際、スチールコードのコア素線の横並び方向がベルト幅方向に略沿う配置とした。 The produced steel cord was applied to a belt composed of the first and second belt layers with the number of drivings shown in Table 1 below, and a tire of size 185 / 70R14 was prototyped. At this time, the horizontal arrangement direction of the core wires of the steel cord was arranged substantially along the belt width direction.
なお、ベルトは、カーカス上に、タイヤ赤道面に対してスチールコードが左22°の角度で傾斜する向きで内側の第1ベルト層を配置し、さらにその上にタイヤの赤道面に対してスチールコードが右22°の角度で傾斜する向きで第2のベルト層を配置した。 The belt has an inner first belt layer disposed on the carcass in such a direction that the steel cord is inclined at an angle of 22 ° to the left with respect to the tire equatorial plane. The second belt layer was placed with the cord tilted at an angle of 22 ° to the right.
試作したタイヤを、JATMA規格に定める標準リムに装着後、JATMA YEARBOOKにおける最大負荷能力に対応する内圧を充填し、乗用車に装着した。舗装路を50000km走行した後、タイヤを解剖して、カット傷からコードの腐食長さ、ベルト端での亀裂の長さをそれぞれ調査した。ここで、腐食長さは10mm以下、亀裂長さは20mm以下であれば耐久上問題ない。また、操縦安定性については、特定試験路を同一走行モードで各タイヤを装着して走行し、3人のドライバーによるフィーリング評価を行った。このフィーリング評価は10点満点で行い、3人のドライバーの平均値で算出した。数値が6.5以上であれば実用上問題とならない。これらの評価および調査結果を下記の表1に併記する。 After mounting the prototype tire on a standard rim defined in the JATMA standard, the tire was filled with an internal pressure corresponding to the maximum load capacity in JATMA YEARBOOK and mounted on a passenger car. After running on the paved road for 50000 km, the tire was dissected and the corroded length of the cord from the cut wound and the length of the crack at the belt end were investigated. Here, there is no problem in durability if the corrosion length is 10 mm or less and the crack length is 20 mm or less. Regarding steering stability, each tire was mounted on a specific test road in the same driving mode, and feeling evaluation was performed by three drivers. This feeling evaluation was performed on a 10-point scale, and was calculated as the average value of 3 drivers. If the numerical value is 6.5 or more, there is no practical problem. These evaluations and survey results are also shown in Table 1 below.
実施例2〜5、比較例
実施例2〜5および比較例として下記の表1に示す仕様のスチールコードを作製した。実施例2のスチールコードのコード軸に直交する一断面を図4に拡大して示す。図4から分かるように、コア素線に癖が付いている。実施例3のスチールコードのコード軸に直交する一断面を拡大して示す図は図3であり、図3から分かるように、このスチールコードではシース素線2がコアの周りにほぼ均一に分散配置されている。実施例4および5のスチールコードのコード軸に直交する一断面を拡大して示す図は、図2と同じである。また、図5には比較例のスチールコードのコード軸に直交する一断面を拡大して示す。図5から分かるようにコア素線1とシース素線2の直径が同じである。
Examples 2 to 5, Comparative Examples Examples 2 to 5 and steel cords having specifications shown in Table 1 below were produced as comparative examples. A cross section perpendicular to the cord axis of the steel cord of Example 2 is shown enlarged in FIG. As can be seen from FIG. 4, the core strands are wrinkled. FIG. 3 is an enlarged view showing a cross section orthogonal to the cord axis of the steel cord of the third embodiment. As can be seen from FIG. 3, in this steel cord, the
これらのスチールコードを用いて実施例1と同様にタイヤを試作し、同様の評価を行った。また、タイヤのベルト重量を、実施例1を100としたときの指数で表示した。数値が小さい程軽量であることを示す。さらに、コードトーションや耐久性に関連する評価項目である腐食長さおよび亀裂長さの夫々の平均値を掛け合わせた値に軽量性(ベルト重量)および操縦安定性の評価結果を加味した結果を総合評価として10点満点で示した。これらの評価結果を評価1に併記する。
Tires were prototyped using these steel cords in the same manner as in Example 1, and the same evaluation was performed. Further, the belt weight of the tire was expressed as an index when Example 1 was taken as 100. A smaller value indicates a lighter weight. Furthermore, the result of adding the evaluation results of lightness (belt weight) and handling stability to the value obtained by multiplying the average values of corrosion length and crack length, which are evaluation items related to code torsion and durability, It was shown as a 10-point scale as a comprehensive evaluation. These evaluation results are also shown in
1 コア素線
2 シース素線
P ピッチ
1
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Legal Events
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