JP2017082343A - ゴム物品補強用スチールコード、およびこれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】カーカスプライコードとして用いた場合、ビード部におけるカーカスプライの耐久性を損なうことなくタイヤの軽量化を図ることができるゴム物品補強用スチールコード、およびこれを用いた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】少なくとも１本のコアフィラメント２からなるコアと、コアの周りに撚り合わされた少なくとも１本のシースフィラメント３からなるシースと、を有する２層撚り構造のスチールコード１である。コアフィラメント２およびシースフィラメント３の抗張力が４０００ＭＰａ以上であり、かつ、コアフィラメント２の径をｄ１、シースフィラメント３の径をｄ２としたとき、下記式、ｄ１＞ｄ２で表される関係を満足する。【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム物品補強用スチールコード、およびこれを用いた空気入りタイヤ（以下、単に、それぞれ「スチールコード」、「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、カーカスプライコードとして用いた場合、ビード部におけるカーカスプライの耐久性を損なうことなくタイヤの軽量化を図ることができるゴム物品補強用スチールコード、およびこれを用いた空気入りタイヤに関する。

近年、環境負荷を低減する観点から、タイヤについても、軽量化や、材料の使用量の削減が重要な課題となってきている。このような問題に対し、タイヤの骨格部材であるカーカスプライの材料使用量の削減を考えた場合、カーカスプライはタイヤ強度を維持できるものであることが必要とされるので、カーカスプライコードの抗張力、すなわち、単位断面積あたりの引張破断強力を高めることが必要となる。

タイヤに用いるカーカスプライコードの改良に係る技術としては、例えば、特許文献１に、所定の径および引張強さを有する、３本のスチールフィラメントからなるコアのまわりに、コアと同径のスチールフィラメント８本を同一方向に撚り合わせてなるシースを配置し、シースの周囲に巻き付けてシースのスチールフィラメントを拘束する、スパイラルフィラメントを除外したスチールコードが提案されている。このスチールコードをカーカスプライコードとして用いることで、空気入りタイヤの強度を十分に確保しつつ、軽量化を実現している。

特開平１１−２８９０６号公報

上述のとおり、カーカスプライの材料使用量を削減するためには、カーカスプライコードの抗張力を高めることが必要である。しかしながら、スチールフィラメントの抗張力を高めると、鋼材が脆化してしまい、スチールコードの長手方向に対し垂直方向から入力を受けた際に生じるせん断変形に弱くなる。その結果、例えば、ビードコアとカーカスプライコードとの接触部において、スチールコードの引張破断強力が低下し、ひいては、スチールコードの破断によるタイヤ故障を招くことも考えられる。

このような問題に対して、ビードコアとカーカスプライとの間に硬質ゴムや有機繊維等からなる部材を配設することにより、ビード部におけるカーカスプライの耐久性を高めることが可能である。しかしながら、この場合、配設する硬質ゴムや有機繊維等の分だけ重量増を招くという難点がある。そのため、ビード部におけるカーカスプライの耐久性を損なうことなく、タイヤの軽量化を図るための新たな技術の確立が求められているのが現状である。

そこで、本発明の目的は、カーカスプライコードとして用いた場合、ビード部におけるカーカスプライの耐久性を損なうことなくタイヤの軽量化を図ることができるゴム物品補強用スチールコード、およびこれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

従来、カーカスプライコードとして細径のスチールコードを用いる場合、タイヤ強度を確保するためにはスチールコードの打込みを上げなければならず、生産性を損なうことから、スチールコードの細径化についてはあまり検討されていなかった。このような状況において、本発明者は、上記課題を解消するために鋭意検討した結果、２層撚りのスチールコードのコアフィラメントの径とシースフィラメントの径とが所定の関係を満足することで、上記課題を解消できることを見出し、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、少なくとも１本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周りに撚り合わされた少なくとも１本のシースフィラメントからなるシースと、を有する２層撚り構造のスチールコードにおいて、
前記コアフィラメントおよび前記シースフィラメントの抗張力が４０００ＭＰａ以上であり、かつ、前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、下記式、
ｄ１＞ｄ２
で表される関係を満足することを特徴とするものである。

本発明のスチールコードにおいては、前記コアフィラメントは１本で、前記シースフィラメントは６本であることが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤは、本発明のスチールコードが用いられた部材を備えてなることを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記部材は、カーカスプライであることが好ましい。

本発明によれば、カーカスプライコードとして用いた場合、ビード部におけるカーカスプライの耐久性を損なうことなくタイヤの軽量化を図ることができるゴム物品補強用スチールコード、およびこれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一好適な実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。 本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤの片側断面図である。

以下、本発明のゴム物品補強用スチールコードについて、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の一好適な実施の形態に係るゴム物品補強用スチールコードの断面図である。本発明のスチールコード１は、少なくとも１本（図示例では１本）のコアフィラメント２からなるコアと、コアの周りに撚り合わされた少なくとも１本（図示例では６本）のシースフィラメント３からなるシースと、を有する２層撚り構造のスチールコードである。このような構造を有するスチールコードとしては、図示する１＋６構造以外にも、１＋３、１＋４、１＋５、１＋７、２＋２、２＋３、２＋４、２＋５、２＋６、２＋７、３＋６、３＋７、３＋８等の構造が挙げられる。

本発明のスチールコード１においては、コアフィラメント２およびシースフィラメント３の抗張力は４０００ＭＰａ以上、好ましくは、４０００ＭＰａ〜４４００ＭＰａである。スチールフィラメントの抗張力が４０００ＭＰａ未満であると、カーカスプライの強度を保つために、スチールコードの打ち込み数を増やさなければならず、タイヤの軽量化が困難になる。また、スチールコードの打ち込み数が多くなると、カーカスプライ端のコード間隔が狭くなるため、カーカスプライ端部で発生する亀裂の進展速度が従来品対比高くなるおそれがあり、別途対策が必要になってしまう。一方、スチールフィラメントの抗張力が４４００ＭＰａを超えると、鋼材伸線時における断線等の不具合が生じ、スチールコードの製造が困難となり、実用性に欠くものとなる。

さらに、高抗張力を有するスチールフィラメントは、上述のとおり、伸線加工による脆化が生じる。そのため、このようなスチールフィラメントからなるスチールコードをカーカスプライコードとして用いた場合、ビード部において、スチールフィラメント同士の接触により、せん断入力が増すことで、スチールコードの強力発揮率が低下してしまう傾向にある。このような傾向は、抗張力が４０００ＭＰａ以上のスチールフィラメントを用いた場合に顕著である。ここで強力発揮率とは、下記式、
強力発揮率（％）＝スチールコードの破断強力／スチールフィラメントの破断強力の総和×１００
で表される。

しかしながら、コアフィラメントの径をｄ１、シースフィラメントの径をｄ２としたとき、下記式、
ｄ１＞ｄ２
で表される関係を満足する場合においては、抗張力が４０００ＭＰａ以上のスチールフィラメントを用いた場合であっても、スチールコードの強力発揮率の低下を抑えることができる。これは、スチールコード径を細径化することで、ビードコアから受けるスチールコードの長手方向に対する垂直方向の入力を低減させることができることによる。また、シースフィラメント３を、コアフィラメント２よりも細径とすることで、スチールコードの隙間へのゴムの入り込みやすさ、いわゆるゴムペネ性、を向上させることができ、耐腐食性も向上させることができる。耐久性と軽量性とのバランスを考慮すると、好適には、
１．３５＞ｄ１／ｄ２＞１．０５
である。

本発明のスチールコードにおいては、スチールフィラメントの本数は４〜７本が好ましい。スチールフィラメントの本数が４本未満であると、カーカスプライの強度を保つためにスチールコードの打ち込み数を多くする必要がある。そのため、カーカスプライ端部で発生する亀裂の進展速度が従来品対比高くなるおそれがあり、結果として、ビード部におけるカーカスプライ端の耐久性を確保できなくなる場合がある。一方、スチールフィラメントの本数が７本を超えると、スチールコードの長手方向に対して垂直入力が生じるビードコアとカーカスプライコードとの接触部において、スチールフィラメント同士の接触によるせん断入力が増すことになる。これにより、ビード部におけるスチールコードの強力発揮率が低下するおそれがある。このような観点から、コアフィラメントは１本、シースフィラメントは６本、すなわち、１＋６構造が好ましい。

なお、スチールフィラメントの径を太くすると、スチールフィラメントの表面歪が大きくなり、サイド部におけるの疲労耐久性が十分に確保できなくなる場合がある。したがって、このような観点から、コアフィラメント２の径ｄ１は０．１６〜０．３２ｍｍが好ましく、かつ、シースフィラメント３の径ｄ２は０．１２〜０．２９ｍｍであることが好ましい。

本発明のスチールコード１は、上記関係を満足するものであれば、他の構造については特に制限はない。例えば、シースフィラメント３の撚りピッチ等の条件については、特に制約されるものではなく、常法に従い適宜設計することができる。また、本発明のスチールコード１においては、シースの外周に、スチールフィラメントを螺旋状に巻き付けたスパイラルフィラメント（図示せず）を有していてもよい。このスパイラルフィラメントは、スチールコード１のばらけ防止に有効であり、特に、スチールコード１の生産性が向上する。なお、抗張力が４０００ＭＰａ以上のスチールフィラメントは、既知の製造方法により製造することができる。

次に、本発明の空気入りタイヤについて説明する。図２は、本発明の一好適な実施の形態に係る空気入りタイヤの片側断面図である。図示するタイヤ１０は、トラック・バス等の重荷重用空気入りタイヤであり、図示するように、本発明のタイヤ１０は、左右一対のビード部１１と、ビード部１１からタイヤ半径方向外側に延びるサイド部１２と、両サイド部１２間に連なるトレッド部１３とを有している。また、本発明のタイヤは、一対のビード部１１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア１４間にわたりトロイド状に延在するカーカスプライからなるカーカス１５を骨格とし、カーカス１５のクラウン部タイヤ半径方向外側に、２層以上、図示例では４層のベルト層１６を備えている。

本発明のタイヤ１０は、本発明のスチールコード１が用いられた部材を備えてなるものである。本発明のスチールコードは、カーカスプライコードに好適であるが、耐久性および軽量性に優れているため、他の部材の補強コードとしても用いることができる。例えば、ベルトプライ、キャッププライ、レイヤープライ、インサート、フリッパー等の補強コードとして用いることもできる。ここで、インサートとは、ビード部１１からサイド部１２にかけて、タイヤ周方向に配置される補強部材である（図示せず）。また、フリッパーとは、カーカス１５の、ビードコア１４間に延在する本体部１５ａと、ビードコア１４の周りに折り返された折り返し部１５ｂとの間に配設され、ビードコア１４およびそのタイヤ径方向外側に配置されるビードフィラー１７の少なくとも一部を内包する補強部材である（図示せず）。

本発明のタイヤ１０は、本発明のスチールコード１が用いられた部材を備えていれば、それ以外の構造については、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。例えば、図示はしないが、タイヤ１０の最内層には通常インナーライナーが配置され、トレッド部１３の表面には、適宜トレッドパターンが形成される。また、本発明のタイヤ１０において、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、または、窒素等の不活性ガスを用いることができる。なお、図示する例は重荷重用タイヤであるが、本発明のタイヤにおいてはこれに限定されるものではなく、乗用車用タイヤ等、いかなる種類のタイヤであってもよい。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜従来例１，２、実施例１〜４および比較例１〜３＞
下記表１、２に示す条件に従い、スチールコードを１枚のカーカスプライに適用して、図２に示すタイプの重荷重用タイヤを、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５にて作製した。ベルト層（材質：スチールコード）は、タイヤ周方向に対し、タイヤ半径方向内側から順次、＋５０°、＋２０°、−２０°、−２０°の角度となるよう４枚配置した。得られた各供試タイヤにつき、下記手順に従って、コード総強力、コード総重量、ビード部のプライ強力発揮率、ビード部のプライ端耐久性、サイド部の疲労耐久性、サイド部の腐食耐久性について評価した。

＜コード総強力＞
表１、２に示したスチールコードの総引張破断強力を評価して、従来例１のスチールコードの総引張破断強力を１００とする指数値にて示した。数値が大きいほど、引張破断強力が高く良好である。

＜コード総重量＞
表１、２に示したカーカスプライの単位面積あたりに含まれるスチールコードの総重量を評価して、従来例１のスチールコードの総重量を１００とする指数値にて示した。数値が小さいほど軽量であって良好である。

＜ビード部のプライ強力発揮率＞
各供試タイヤのビード部からスチールコードを切り出し、切り出したスチールコードを用いて、ビード部におけるスチールコードの強力発揮率（真直コードの破断強力対比の強力）を評価し、従来例１のスチールコードの発揮率を１００とする指数値にて示した。数値が高いほど曲げ強力が高く良好である。

＜ビード部のプライ端耐久性＞
各供試タイヤにつき、リム組したタイヤに最高空気圧（最大負荷能力に対応する空気圧）を付与し、正規荷重＋５０％の荷重で２０，０００ｋｍ室内ドラムを走行させ、プライ端に生じる亀裂長さを評価した。従来例１を１００とする指数値にて示し、数値が大きいほど良好である。

＜サイド部の疲労耐久性＞
各供試タイヤにつき、水を注入した上でリム組したタイヤに最高空気圧（最大負荷能力に対応する空気圧）を付与し、正規荷重で２０，０００ｋｍ室内ドラム走行させた後、低内圧下で更に１０，０００ｋｍ室内ドラム走行させたタイヤのプライコードの破断率を測定した。従来例１を１００とする指数値にて示し、数値が大きいほど良好である。

＜サイド部の腐食耐久性＞
各供試タイヤにつき、水を注入した上でリム組したタイヤに最高空気圧（最大負荷能力に対応する空気圧）を付与し、正規荷重で２０，０００ｋｍ室内ドラム走行させた後、プライコードの残存疲労限を測定した。従来例１を１００とする指数値にて示し、数値が大きいほど良好である。

表１、２より、本発明のスチールコードをカーカスプライコードとして用いたタイヤは、ビード部における耐久性を損なうことなく、軽量化を達成できていることがわかる。また、本発明のスチールコードは、ビード部だけではなく、サイド部の疲労耐久性および腐食耐久性も向上していることがわかる。

１ スチールコード
２ コアフィラメント
３ シースフィラメント
１０ 空気入りタイヤ（タイヤ）
１１ ビード部
１２ サイド部
１３ トレッド部
１４ ビードコア
１５ カーカス
１６ ベルト層
１７ ビードフィラー

Claims (4)

1. 少なくとも１本のコアフィラメントからなるコアと、該コアの周りに撚り合わされた少なくとも１本のシースフィラメントからなるシースと、を有する２層撚り構造のスチールコードにおいて、
   前記コアフィラメントおよび前記シースフィラメントの抗張力が４０００ＭＰａ以上であり、かつ、前記コアフィラメントの径をｄ１、前記シースフィラメントの径をｄ２としたとき、下記式、
   ｄ１＞ｄ２
   で表される関係を満足することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
2. 前記コアフィラメントが１本で、前記シースフィラメントが６本である請求項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記載のスチールコードが用いられた部材を備えてなることを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 前記部材が、カーカスプライである請求項３記載の空気入りタイヤ。
   

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