JP2010090509A - ゴム物品補強用スチールコードおよび空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】４％以上の破断伸度を有するとともに破断強度が大きく、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に好適に用いられる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードおよびこのゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ストランド２の撚り角度が１３°〜２５°、ストランド２が４本または５本、かつ、コアストランドが無い複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードである。ストランド２が、コアと１層のシースとからなるより構造を有し、コアのフィラメント３の径がシースのフィラメント４の径より大きい。また、得られたゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材として用いた空気入りタイヤである。
【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム物品補強用スチールコード（以下、単に「スチールコード」とも称す）および空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称す）に関し、詳しくは、４％以上の破断伸度を有するとともに破断強度が大きく、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に好適に用いられる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードおよびこのゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤに関する。

一般に、空気入りタイヤは、一対のビード部間にトロイド状に延在するカーカス層を骨格とし、その外周に、各種補強素子をゴム引きしてなるベルト層やベルト補強層を配置することにより踏面部が補強された構造を有する。

空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材として使用される複撚り構造のスチールコードにおいては、３本のストランドを大きな撚り角度で撚り合わせるのが一般的である。例えば、特許文献１では、３×（１×０．３４＋６×０．３０）の構造のスチールコードを空気入りタイヤの周方向補強層に適用することが提案されている。また、特許文献２では、コアフィラメントの周りに４本または５本のシースフィラメントを撚り合わせたストランドを、４本または５本撚り合わせたスチールコードにおいて、コアフィラメントがシースフィラメントよりも小さい径の複撚り構造のスチールコードが開示されている。
特許第３９８３２７０号 特開２０００−１５４４８３号公報

特許文献１、２において開示されている周方向ベルトの補強用の複撚り構造のスチールコードは、破断伸度を重視し、伸びを大きく出す方向に設計上の考慮がなされている。そのため、ストランドの撚り角度が大きく、大きな破断強度が得られにくい傾向がある。タイヤにおいてタガの役割をする周方向ベルト部材の強力が充分でないと、タイヤとして外からの衝撃入力に対する強度が低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、４％以上の破断伸度を有するとともに破断強度が大きく、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に好適に用いられる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードおよびこのゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記問題を解決するため鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記目的を達成することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、ストランドの撚り角度が１３°〜２５°、ストランド数が４本または５本、かつ、コアストランドが無い複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードであって、前記ストランドがコアと１層のシースとからなる撚り構造を有し、前記コアのフィラメントの径が前記シースのフィラメントの径より大きいことを特徴とするものである。

本発明においては、前記コアのフィラメントおよび前記シースのフィラメントの素材は炭素成分を０．８０質量％以上含む高炭素鋼であることが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム物品補強用スチールコードが周方向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。

本発明によれば、上記構成としたことにより、４％以上の破断伸度を有するとともに破断強度が大きく、空気入りタイヤの周方向ベルトの補強材に好適に用いられる複撚り構造を有するゴム物品補強用スチールコードおよびこのゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材に用いた空気入りタイヤを提供することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のゴム物品補強用スチールコードの一例の断面図である。スチールコード１は、４本、または５本（図示例では４本）のストランド２からなり、かつ、コアストランドを有さない構造である。ストランド２は、１本のコアフィラメント３と、複数本（図示例では６本）のシースフィラメント４からなる１層のシースにより構成されている。この４本のストランド２はストランドの撚り角度が１３〜２５°にて撚り合わされている。

本発明においては、コアフィラメント３の径がシースフィラメント４の径より大きい。ストランド２中のコアフィラメント３はストランドのらせん加工のみ影響を受けるが、シースフィラメント４はさらにストランド内部でのらせん加工の影響を受けている。したがって、らせん加工による強度低下の影響が小さいコアフィラメント３をシースフィラメント４より大径として、スチールコード１の断面積に占めるコアフィラメント３の面積率を大きくすることにより、スチールコード１の破断強度を向上させることができる。

また、ストランド２を、コアストランドを設けずに４本または５本撚り合わせることで、複撚り構造のスチールコード１の中心部に空間を設けてある。このような構造とすることにより、スチールコード１をゴムに埋設する際、複撚り構造のスチールコード１の中心部の空間をゴムで満すことができ、ストランド２間の締め付け応力が分散され、接触部となるシースフィラメント４の先行破断が抑制される。その結果、良好なスチールコード強力が得られる。

本発明において、ストランド数を４本または５本とするのは、スチールコード径およびストランド断面構造を同一とした場合、図３のようにストランド数が３本以下だと、スチールコード外接円断面内に占めるストランド断面外接円の面積の割合が小さくなってしまうためである。すなわち、スチールコードの断面積に占めるスチールの分量割合が少なくなると、スチールコードの強力が低くなってしまうためである。一方、図４のようにストランド数が６本以上だと、スチールコードの中心部にできる空間の大きさがストランド径と同等以上となり、ストランドの落ち込みが発生しやすく、撚り性状が不安定になりやすいためである。

さらに、ストランドの撚り角度を１３〜２５°とすることで、スチールコードの所望の破断伸度を確保することができる。ストランドの撚り角度が１３°未満であると、破断伸度が小さくなり、４％以上の破断伸度を得ることができなくなる。一方、２５°を超えると、スチールフィラメント自体が持つ破断強度と比べたスチールコード全体の破断強度の利用効率が悪化してしまう。好ましくは１６〜２３°である。なお、ここで、ストランドの撚り角度とはスチールコード長手方向に対してストランドらせん軸がなす角度である。

上述のように、本発明のスチールコードにおいて、破断伸度を４％以上確保することができ、破断伸度と破断強度の両立を図ることができる。

本発明に用いるフィラメントの素材としては、特に制限は無く、従来用いられているものであれば何れでも用いることができるが、炭素成分が０．８０質量％以上である高炭素鋼であることが好ましい。フィラメントの素材を高硬度である炭素成分が０．８０質量％以上の高炭素鋼とすることで本発明の効果を良好に得ることができる。一方、炭素成分が１．５％を超えると、延性が低くなり耐疲労性が悪化してしまうので好ましくない。

本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム物品補強用スチールコードを周方向ベルトの補強材として用いた空気入りタイヤである。本発明のスチールコードをゴム中に埋設した場合、複撚り構造のスチールコードの中心部がゴムで満たされていることが好ましい。上述したように、複撚り構造のスチールコードの中心部の空間がゴムで満たされることにより、ストランド間の締め付け応力が分散され、接触部となるシースフィラメントの先行破断が抑制される。その結果、高いスチールコード強力が得られ、タイヤの外界からの入力に対する強度が向上したタイヤを提供することができる。

なお、本発明の空気入りタイヤは周方向ベルトの補強材として用いられるスチールコードの構造の改良に係るものであり、その他の構造および材質については特に制限されるべきものではなく、既知の構造および材料を適宜採用することができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例１〜３、比較例１〜６）
下記表１〜３に示す撚り構造および撚り角度を有するコード径、撚り方向が同じ設定のスチールコードを、同表に示す炭素量を有する鋼材を用いてそれぞれ作製し、これらを周方向ベルトの補強材としてタイヤサイズ４９５／４５Ｒ２２５のタイヤをそれぞれ作製した。得られた各タイヤにつき、スチールコード中心部ゴムペネトレーション、破断伸度指数、破断強度比較指数について以下のようにして評価を行った。得られた結果を表１〜３に併記する。なお、用いたスチールコード断面の対応図を図１〜７に示す。

（スチールコード中心部ゴムペネトレーション）
実施例１〜３および比較例１〜６のタイヤから、それぞれスチールコードを取り出し、取り出したスチールコードをストランド単位でほぐして、スチールコードの中心部にゴムが入っているかどうかを目視で確認した。入っている場合を「有り」、入っていない場合を「なし」とした。

（破断強度比較指数）
実施例１〜３および比較例１〜６のタイヤから、それぞれスチールコードを取り出し、破断強度を測定した。破断強度比較指数の算出方法は以下のとおりである。
１）実施例１および比較例１〜４の場合
（実施例１および比較例１〜４の各スチールコード破断強度（Ｎ）／比較例２のスチールコード破断強度（Ｎ））×１００
２）実施例２および比較例５の場合
（実施例２および比較例５の各スチールコード破断強度（Ｎ）／比較例５のスチールコード破断強度（Ｎ））×１００
３）実施例３および比較例６の場合
（実施例３および比較例６の各スチールコード破断強度（Ｎ）／比較例６のスチールコード破断強度（Ｎ））×１００
なお、破断強度の測定は、ＪＩＳ Ｇ ３５１０およびＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張り試験にて行い、スチールコードが破断に至るまでの最大引張り荷重をスチールコードの破断強度とした。

（破断伸度指数）
実施例１〜３および比較例１〜６のタイヤから、それぞれスチールコードを取り出し、破断伸度を測定した。破断伸度が４％以上5％未満の場合を破断伸度指数４と、破断伸度が５％以上６％未満の場合を破断伸度指数５として評価した。
なお、破断伸度の測定は、ＪＩＳ Ｇ ３５１０およびＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠した引張り試験にて行い、スチールコードが破断に至るまでの伸びをスチールコードの破断伸度とした。

※１：スチールコード中心部ゴムペネトレーション

上記表１〜３より、本発明のゴム物品補強用スチールコードは破断強度が向上していることがわかる。

本発明の一実施の形態の４×（０．２８＋６×０．２５）構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 本発明の他の実施の形態の５×（０．２５＋６×０．２２５）構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 比較例１の３×（０．３２＋６×０．２８）構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 比較例２、４の６×（０．２２５＋６×０．２０）構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 比較例３の３×（０．２６＋５×０．３１）構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 比較例５の４×（０．２２＋５×０．２８）構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 比較例６の５×（０．２０＋５×０．２５）構造のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。

符号の説明

１ スチールコード
２ ストランド
３ コアフィラメント
４ シースフィラメント

Claims (3)

1. ストランドの撚り角度が１３°〜２５°、ストランド数が４本または５本、かつ、コアストランドが無い複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードであって、前記ストランドがコアと１層のシースとからなる撚り構造を有し、前記コアのフィラメントの径が前記シースのフィラメントの径より大きいことを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
2. 前記コアのフィラメントおよび前記シースのフィラメントの素材が炭素成分を０．８０質量％以上含む高炭素鋼である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
3. 請求項１または２記載のゴム物品補強用スチールコードが周方向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空気入りタイヤ。

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