JP2016069774A - ゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】スチールコードの径及び重量の増大を避けつつ、タイヤ等のゴム物品に適用した際において、耐カット性がさらなる向上したゴム物品補強用スチールコードを提供する。
【解決手段】複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランドと、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する複数本のシースストランドとからなり、該シースストランドが該コアストランドの周囲に撚り合わせられているゴム物品補強用スチールコードにおいて、コアストランドのコアを構成するコアフィラメントが２本であり、かつ、シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径がシースストランドの最外層シース内部のフィラメントの径より大きい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤ（以下、単に「コード」および「タイヤ」とも称する）に関する。

タイヤ等のゴム物品においては、補強材として、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードが汎用されている。特に、建設・鉱山車両等の大型車両に使用されるタイヤは、凹凸の激しい不整地等において大きな荷重負荷の下で使用されるため、補強材となるスチールコードには、特に、高い強度および耐久性が必要とされる。そのため、このような大型タイヤにおいては、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせて形成されたストランドを、さらに複数本で撚り合わせてなる、いわゆる複撚り構造のスチールコードが採用されている。

複撚り構造のスチールコードの場合、タイヤ使用時に発生するコードの引張り、またはタイヤが岩等の鈍的または鋭的な突起物を踏んだ時のカット入力によって、コアストランドとシースストランドの最外層シースフィラメント同士が強く接触し、接触点での応力集中により該フィラメントが先行的にせん断破壊される場合がある。

上記課題の解決に着目した先行技術として、例えば、特許文献１には、２層以上の層撚り構造を有する１本のコアストランドの周りに、２層以上の層撚り構造を有する５〜７本のシースストランドを配列し撚り合わせた複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、各ストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力が３０４０Ｎ／ｍｍ²以下で、かつ該最外層シースフィラメントを除くすべての内側フィラメントの抗張力が３１４０Ｎ／ｍｍ²以上であるスチールコードが開示されている。このようなスチールコードは、コアストランドとシースストランドの最外層フィラメント同士の接触部の先行破断が抑制され、従来のゴム物品補強用スチールコードに比しコード強力が向上する。

特開平１１−２１７７５号公報

しかしながら、近年のさらなるタイヤ高性能化の要請の下、ゴム物品補強用スチールコードの耐カット性については、より向上した性能の実現が求められている。また一方、近年、環境負荷低減のために、タイヤについても軽量化の要請が高まっている。そのためには、スチールコードの径及び重量の増大を避けつつ、タイヤ性能のさらなる向上を図ることが望まれる。

そこで、本発明の目的は、スチールコードの径及び重量の増大を避けつつ、タイヤ等のゴム物品に適用した際において、耐カット性を向上させることのできるゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明のゴム物品補強用スチールコードは、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランドと、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する複数本のシースストランドとからなり、該シースストランドが該コアストランドの周囲に撚り合わせられているゴム物品補強用スチールコードにおいて、
前記コアストランドのコアを構成するコアフィラメントが２本であり、かつ、前記シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径が前記シースストランドの最外層シース内部のフィラメントの径より大きいことを特徴とする。
本発明のゴム物品補強用スチールコードによれば、スチールコードの径及び重量の増大を避けつつ、タイヤ等のゴム物品に適用した際において、耐カット性を向上させることができる。

また、前記シースストランドの本数が７〜９本であることが好ましい。
この構成によれば、コアストランドに対するシースストランドの締め付け力を低減することができ、コードの耐カット性を向上することができる。

また、前記コアストランドが、２本のコアフィラメントからなるコアの周囲に９本のシースフィラメントが撚り合わされてシースが形成された、２＋９構造を有することが好ましい。
この構成によれば、コアストランドのシースフィラメントのある程度の太さの線径を確保するとともに、スチールの充填率を上げることができ、先行破断を抑制する面で特に好ましい。

また、前記シースストランドが、３本のコアフィラメントからなるコアの周囲に７本又は８本のシースフィラメントが撚り合わされてシースが形成された、３＋７構造又は３＋８構造を有することが好ましい。
この構成によれば、シースストランドのシースフィラメントのある程度の太さの線径を確保するとともに、スチールの充填率を上げることができ、先行破断を抑制する面で特に好ましい。

また、前記コアストランドを構成する各フィラメントがすべて同径であることが好ましい。
この構成によれば、コアストランドのシースフィラメントの配置空間を確保することができる。

また、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、コード径が４ｍｍ以上であることが好ましい。
この構成によれば、スチールコードの強力と耐カット性能とを、ともに確保することができる。

また、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、コード径が５ｍｍ未満であることが好ましい。
この構成によれば、タイヤの重量増を有効に抑えることができる。

また、本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム物品補強用スチールコードを用いたことを特徴とする。

本発明によれば、スチールコードの径及び重量の増大を避けつつ、タイヤ等のゴム物品に適用した際において、耐カット性を向上させることのできるゴム物品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

（ａ）、（ｂ）は、本発明のゴム物品補強用スチールコードの一構成例を示す、コードの長手方向と直交する方向の断面図である。（実施例１〜３） （ａ）〜（ｅ）は、比較例のゴム物品補強用スチールコードを示す、コードの長手方向と直交する方向の断面図である。（比較例１〜５）

以下に、本発明を実施するための形態を例示する。

図１（ａ）および図１（ｂ）に、本発明のゴム物品補強用スチールコードの構成例の、コードの長手方向と直交する方向の断面図を示す。図１（ａ）に示すコードは、複数本のスチールフィラメント１１ａ，１１ｂを撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランド１１と、複数本のスチールフィラメント１２ａ，１２ｂを撚り合わせてなる層撚り構造（図示例では、２層の層撚り構造）を有する複数本、（図示例では７本）のシースストランド１２とからなり、シースストランド１２がコアストランド１１の周囲に撚り合わせられてなる複撚り構造を有する。図示するコードにおいては、コアストランド１１が、この例では撚り合わされた２本のコアフィラメント１１ａからなるコアの周囲に、９本のシースフィラメント１１ｂが撚り合わされてシースが形成された２＋９構造を有し、シースストランド１２が、この例では撚り合わされた３本のコアフィラメント１２ａからなるコアの周囲に、７本のシースフィラメント１２ｂが撚り合わされてシースが形成された３＋７構造を有している。また、必ずしも必須ではないが、図示するコードにおいては、シースストランド１２の外周に、ラッピングフィラメント３が螺旋状に巻き付けられている。ここで、シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント１２ｂの径は、シースストランドの最外層シース内部のフィラメント１２ａの径より大きい。

また、図１（ｂ）に示すコードは、複数本のスチールフィラメント２１ａ，２１ｂを撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランド２１と、複数本のスチールフィラメント２２ａ，２２ｂを撚り合わせてなる層撚り構造（図示例では、２層の層撚り構造）を有する複数本、図示例では７本のシースストランド２２とからなり、シースストランド２２がコアストランド２１の周囲に撚り合わせられてなる複撚り構造を有する。図示するコードにおいては、コアストランド２１が、この例では撚り合わされた２本のコアフィラメント２１ａからなるコアの周囲に、９本のシースフィラメント２１ｂが撚り合わされてシースが形成された２＋９構造を有し、シースストランド２２が、この例では撚り合わされた３本のコアフィラメント２２ａからなるコアの周囲に、８本のシースフィラメント２２ｂが撚り合わされてシースが形成された３＋８構造を有している。また、必ずしも必須ではないが、図示するコードにおいては、シースストランド２２の外周に、ラッピングフィラメント３が螺旋状に巻き付けられている。ここで、シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメント２２ｂの径は、シースストランドの最外層シース内部のフィラメント２２ａの径より大きい。

本発明において、コアストランド１１、２１のコアフィラメント１１ａ、２１ａの本数が２本であり、かつシースストランド１２、２２の最外層シースを構成する最外層シースフィラメント１２ｂ、２２ｂの径がシースストランド１２、２２の最外層シース内部のフィラメント１２ａ、２２ａの径より大きいことが重要である。前述したように、コードの耐カット性を向上させるためには、コアストランドとシースストランドの最外層フィラメント同士の接触部の先行破断を抑制することが有効であり、特に、コードの中心に位置するコアストランドについて、最外層フィラメントへの応力集中を抑制することが重要である。ここで本発明者は、コアストランドのコアフィラメントを２本とすることにより、コアストランドの最外層シースフィラメントの先行破断を抑制することができることを見出した。その原因は定かではないが、コアストランドのコアフィラメントを従来の３本から２本に変更することにより、コアストランド内部の隙間量を増大させることができるため、シースストランド１２、２２の最外層フィラメントにおいて、応力集中が発生しやすい箇所は、コアストランド内部へ沈み込むことができ、その結果、応力集中が回避できることが一因であると考えられる。また、コアストランドの本数が従来の３本から２本になるため、コードの軽量化も図ることができる。

また、シースストランド１２、２２の最外層シースを構成する最外層シースフィラメント１２ｂ、２２ｂの径がそれぞれ最外層シース内部のフィラメント１２ａ、２２ａの径より大きいことも重要である。前述のように、コアストランドのコアフィラメントを２本とすることにより、コアストランドの最外層シースフィラメントの先行破断を抑制することができるが、コード全体としての耐カット性を向上させるには、やはりシースストランドのフィラメントの破断を抑制することも必要である。そこで、シースストランドの最外層フィラメントの径を内層フィラメントの径より大きくすることで、ストランドとしての径を大きく変更することなくコアストランドの最外層シースフィラメントとの接触面積を向上させることができ、入力が発生した際の締め付け力を広く負担し、応力集中を緩和することができる。コアストランドはコアフィラメントを2本にすることで締め付け力に対する耐性を上げてあるため、コード全体としての応力の分布が最適な状態になり、コードの耐カット性が向上する。
よって、例えば、シースストランドの最外層シースフィラメントの径より、内層フィラメントの径を小さくすることにより、コードの径、重量増を避けつつ、コードの耐カット性を向上させることも可能となる。

ここで、本発明のコードにおいて、シースストランド１２、２２の本数は、７〜９本とすることが好ましい。コアストランドおよびシースストランドがすべて同径であって、かつ、シースストランドが相互間に隙間がないよう最密充填された状態である場合、シースストランドは６本配置することが可能であるが、本構成例においては、図示するように、シースストランド１２、２２の径をコアストランド１１、２１の径より小さくして、シースストランド１２を７〜９本で配置可能としている。シースストランド１２の本数を７〜９本とすることで、コアストランドに対するシースストランドの締め付け力を低減することができ、コードの耐カット性を向上することができる。

さらに、コアストランド１１、２１のシースを構成するシースフィラメント１１ｂ、２１ｂの本数は、スチールの充填率を向上させる観点で、少なくとも６本以上が好ましいが、上記の構成例のように、９本とすることが、ある程度の太さの線径を確保することができ、先行破断を抑制する面で特に好ましい。

また、シースストランド１２、２２のコアフィラメント１２ａ、２２ａは、スチールの充填率を向上させる観点で３本とすることが好ましく、最外層シースを構成する最外層シースフィラメント１２ｂ、２２ｂの本数は、スチールの充填率を向上させる観点で、少なくとも６本以上とすることが好ましいが、上記の構成例のように、７本又は８本とすることで、ある程度の太さの線径を確保することができ、先行破断を抑制する面で特に好ましい。

また、本発明のコードにおいては、コアストランド１１、２１を構成する各フィラメントが、すべて同径であることが好ましい。コアストランド１１、２１内において、コアフィラメント１１ａ、２１ａをシースフィラメント１１ｂ、２１ｂよりも細径にすることで、耐カット性を向上させることも可能であるが、シースフィラメントの配置空間を確保する観点から、コアストランドを構成する各フィラメントをすべて同径とすることが好ましい。

さらに、本発明のコードのコード径は、４ｍｍ以上とすることが好ましい。４ｍｍ以上の太径のコードとすることで、特に、建設車両等の大型車両に使用される大型タイヤとして必要とされる強力と耐カット性能とを、ともに確保することができる。また、本発明のコードのコード径は、５ｍｍ未満とすることが好ましい。コード径を５ｍｍ未満とすることで、タイヤの重量増を有効に抑えることができる。特に、コード径を４．５ｍｍとすることが最も好ましい。

本発明のコードにおいては、使用するフィラメントの線径や抗張力、および、フィラメントやストランドの撚り方向、撚りピッチ等については、特に制限されるものではなく、常法に従い、所望に応じて適宜選定することが可能である。例えば、フィラメントとしては、炭素含有量が０．８０質量％以上のいわゆる高抗張力鋼を用いることができる。また、本発明のコードは、ラッピングフィラメントを有していても有していなくてもよい。

本発明のコードは、耐カット性に優れることから、特に、建設・鉱山車両等の大型車両に使用される大型タイヤ、中でも、タイヤサイズ５７インチ程度の超大型のオフロード用ラジアルタイヤの補強材として好適に用いられる。かかる大型タイヤは、通常、１対のビードコア間でラジアル方向に延びるスチールコードのプライからなる１枚以上のカーカスと、そのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置された、少なくとも４枚以上のベルト交錯層と、そのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドと、を具備する。本発明のコードは、かかるタイヤにおいて、例えば、ベルト交錯層の補強コードとして用いることができる。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。但し、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
下記の表中に示すように、コアストランドとシースストランドの各フィラメントの本数と線径を変えて、複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードを複数作製した。得られた各コードについて下記の評価を行った結果を、下記の表中に併せて示す。なお、以下の表において、「コード強力」とは、引張試験に関するJIS G3525 破断力試験方法により測定したものをいう。

（耐カット性）
得られた各コードにつき、シャルピー衝撃試験機を用いて、耐カット性を評価した。刃型の錘を落下させることでコードが破断に至るのに必要とした力により耐カット性を評価し、数値が大きいほど、耐カット性に優れ、良好である。

上記表２中の比較例４は、コアストランドとシースストランドはいずれも３＋９構造、すなわち、コアフィラメントが３本、シースフィラメントが９本であり、スチールの充填密度の高いスチールコードだが、耐カット性の数値は９．０２ｋＮであり、比較的低い値である。この構造のコアストランドのコアフィラメントの本数を２本へ変更したのが比較例５であるが、前述したとおり、コアストランドとシースストランドの耐カット性のバランスが崩れ、コード全体としての耐カット性は低下した。ほかに、比較例１、２、３のいずれも本願発明の構成を満たさないため、耐カット性の向上は不十分であった。

それに対し、コアストランドのコアを構成するコアフィラメントが２本であり、かつ、シースストランドのシースフィラメント径がコアフィラメント径より大きいという条件を満たす上記表１中の各実施例のコードにおいては、スチールコードの径及び重量の増大を避けつつ、耐カット性能の向上が実現できた。

１１，２１ コアストランド
１２，２２ シースストランド
１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ コアフィラメント
１１ｂ，２１ｂ シースフィラメント
１２ｂ，２２ｂ シースフィラメント（最外層シースフィラメント）
３ ラッピングフィラメント

Claims (8)

1. 複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる２層の層撚り構造を有する１本のコアストランドと、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなる層撚り構造を有する複数本のシースストランドとからなり、該シースストランドが該コアストランドの周囲に撚り合わせられているゴム物品補強用スチールコードにおいて、
   前記コアストランドのコアを構成するコアフィラメントが２本であり、かつ、前記シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径が前記シースストランドの最外層シース内部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. 前記シースストランドの本数が７〜９本である、請求項１に記載のゴム物品補強用スチールコード。
3. 前記コアストランドが、２本のコアフィラメントからなるコアの周囲に９本のシースフィラメントが撚り合わされてシースが形成された、２＋９構造を有する、請求項１または２に記載のゴム物品補強用スチールコード。
4. 前記シースストランドが、３本のコアフィラメントからなるコアの周囲に７本又は８本のシースフィラメントが撚り合わされてシースが形成された、３＋７構造又は３＋８構造を有する、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
5. 前記コアストランドを構成する各フィラメントがすべて同径である、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
6. コード径が４ｍｍ以上である、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
7. コード径が５ｍｍ未満である、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコードを用いたことを特徴とする、空気入りタイヤ。

Images