JP2017202706A - ゴム・コード複合体及びそれを備えた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】スチールコードの撚り構造に依存せず、耐久性を向上し得るゴム・コード複合体及びそれを備えた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】メッキ素線１３からなるスチールコード１０と、このスチールコード１０を被覆するゴム１２とから構成されるゴム・コード複合体９である。メッキ素線１３は、芯線１３Ａと、芯線１３Ａの表面を被覆する銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる３元メッキ層１３Ｂとを有している。３元メッキ層１３Ｂの組成の質量比は、銅（Ｃｕ）：６０％〜７５％及びコバルト（Ｃｏ）：１％〜８％である。スチールコード１０のゴム浸透率は、２２％〜８５％である。ゴム１２は、ゴム成分１００質量部に対して、０．０２６〜０．２５５質量部のコバルトイオンを含んでいる。【選択図】図２

Description

本発明は、耐久性を向上し得るゴム・コード複合体及びそれを備えた空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤ、特に、トラックやバス等の重車両に用いられる重荷重用ラジアルタイヤのカーカスプライとして、スチールコードを備えたゴム・コード複合体が用いられている。このゴム・コード複合体には、タイヤの軽量化のために、素線をコンパクトに撚り合わせた、束撚り構造や層撚り構造のものが広く使用されている。

しかしながら、従来の束撚り構造や層撚り構造は、コンパクトな撚り構造のために、スチールコード内部にゴムが充分に浸透されない空隙部分が形成される。その結果、充填空気に含まれる水分等が、この空隙部分に浸入してスチールコードに錆などの腐食を誘発せしめ、スチールコードのゴムからの剥離やスチールコードの耐久性の低下を招くという問題があった。

そこで、例えば、下記特許文献１は、複数のコア素線の周囲に、複数のシース素線を配した層撚り構造において、コア素線の撚りピッチを異なるものとしたゴム・コード複合体を提案している。特許文献１のゴム・コード複合体は、コンパクト性を維持しつつ、ゴム浸透率を向上させることで、耐久性の向上を試みている。

特開２００８−１５６７９２号公報

しかしながら、上記特許文献１は、撚り構造が単純なものとはいえず、製造コストを増加させる要因となっていた。また、撚り構造が限定されることから、コンパクト性や耐久性以外の性能、例えば、剛性や耐振動性等を改善させることが困難であるという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、メッキ素線に３元メッキ層を備えることを基本として、スチールコードの撚り構造に依存せず、耐久性を向上し得るゴム・コード複合体及びそれを備えた空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、メッキ素線からなるスチールコードと、このスチールコードを被覆するゴムとから構成されるゴム・コード複合体であって、前記メッキ素線は、芯線と、前記芯線の表面を被覆する銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる３元メッキ層とを有し、前記３元メッキ層の組成の質量比は、銅（Ｃｕ）：６０％〜７５％及びコバルト（Ｃｏ）：１％〜８％であり、前記スチールコードのゴム浸透率は、２２％〜８５％であり、前記ゴムは、ゴム成分１００質量部に対して、０．０２６〜０．２５５質量部のコバルトイオンを含むことを特徴とする。

本発明に係るゴム・コード複合体において、前記ゴムは、ゴム成分１００質量部に対して、０．５〜５質量部の有機酸コバルトを含むのが望ましい。

本発明に係るゴム・コード複合体において、前記有機酸コバルトは、ステアリン酸コバルトであるのが望ましい。

本発明は、上述のゴム・コード複合体をカーカスプライとして備える空気入りタイヤであるのが望ましい。

本発明のメッキ素線は、芯線の表面に銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる３元メッキ層を備えている。このようなメッキ素線は、高温多湿の過酷な条件下においても、高い耐湿熱接着性能を発揮し、ゴムとスチールコード間の剥離を防止することができ、湿熱条件における空気入りタイヤの耐久性を向上させることができる。

本発明の３元メッキ層の組成の質量比は、銅（Ｃｕ）：６０％〜７５％及びコバルト（Ｃｏ）：１％〜８％である。このような３元メッキ層は、高い耐湿熱接着性能を安定して発揮することができる。

本発明のスチールコードのゴム浸透率は、２２％〜８５％である。このようなスチールコードは、３元メッキ層により、従来よりも大幅に低いゴム浸透率であっても、優れた耐久性を発揮することができる。このため、スチールコードは、その撚り構造に依存せず、設計の自由度が高まるとともに、製造のバラつきが生じた場合でも、不良品の発生が抑制され得る。

本発明のゴムは、ゴム成分１００質量部に対して、０．０２６〜０．２５５質量部のコバルトイオンを含んでいる。このようなゴムは、高温多湿の過酷な条件下においても、高い耐湿熱接着性能を発揮し、ゴムとスチールコード間の剥離を防止することができ、湿熱条件における空気入りタイヤの耐久性を向上させることができる。

本発明のゴム・コード複合体が、カーカスプライとして用いられた空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 ゴム・コード複合体を示す断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のゴム・コード複合体９が、カーカスプライ６Ａとして用いられた空気入りタイヤ１を示す断面図である。図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内部かつカーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを備えている。

カーカス６は、例えば、タイヤ周方向に対して、７５〜 ９０°の角度で配列したカーカスコードを有する１枚以上、本実施形態では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、ビードコア５，５間に跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両端に、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を一連に備えている。本実施形態では、該プライ本体部６ａと、プライ折返し部６ｂとの間に、ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強されている。

ベルト層７は、ベルトコードを用いた２枚以上（重荷重用タイヤの場合は３枚以上）のベルトプライから形成される。本実施形態では、ベルト層７が、ベルトコードをタイヤ周方向に対して、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、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。

そして、空気入りタイヤ１は、カーカスプライ６Ａ、及びベルトプライ７Ａ〜７Ｄを含むタイヤ補強用のコードプライのうちの少なくとも１以上のコードプライとして、後述するゴム・コード複合体９を備えている。本実施形態の空気入りタイヤ１では、ゴム・コード複合体９をカーカスプライ６Ａとして備えている。

図２には、ゴム・コード複合体９の断面図が示されている。図２に示されるように、ゴム・コード複合体９は、カーカスコードであるスチールコード１０を互いに平行に引き揃えたコード配列体１１と、このスチールコード１０のコード配列体１１の表裏を被覆しかつ加硫接着されるトッピング用のゴム１２とから構成される。

ゴム１２は、ゴム成分中に、少なくともコバルトイオンを含むのが望ましい。

ゴム成分は、例えば、天然ゴム（ＮＲ）及び／又はイソプレンゴム（ＩＲ）をゴム成分中に６０質量部以上、さらには７０質量部以上含むものが好ましく、１００質量部のものが最も好ましい。天然ゴム（ＮＲ）及び／又はイソプレンゴム（ＩＲ）の割合が６０質量部未満の場合、破断強度が低くなるおそれがある。

天然ゴム（ＮＲ）及び／又はイソプレンゴム（ＩＲ）と混用するゴム成分としては、例えば、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等があげられる。

本実施形態のゴム１２は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは、０．０２６〜０．２５５質量部、より好ましくは、０．０５２〜０．１５５質量部のコバルトイオンを含んでいる。このようなゴム１２は、高温多湿の過酷な条件下においても、高い耐湿熱接着性能を発揮し、ゴム１２とスチールコード１０間の剥離を防止することができ、湿熱条件における空気入りタイヤ１の耐久性を向上させることができる。

このようなゴム１２は、例えば、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは、０．５〜５質量部、より好ましくは、１〜３質量部の有機酸コバルトを含むことにより、上述の範囲のコバルトイオンを含むことができる。この有機酸コバルトは、例えば、ステアリン酸コバルトである。

なお、ゴム１２には、コバルトイオンの他に、例えば、硫黄、加硫促進剤、補強剤（カーボンブラック、シリカ等）、ワックス、老化防止剤等の周知のゴム用の添加剤を適宜配合することができる。添加剤が配合されたゴム１２は、例えば、混練機で練り合わされて、未加硫ゴムとして準備される。

上述の硫黄は、例えば、ゴム工業において加硫剤として一般的に用いられる２０％オイル処理された不溶性硫黄を用いることができる。硫黄の含有量は、特に規制されないが、少なすぎると、架橋密度が不足してコードとの接着性が低下するおそれがある。逆に、硫黄の含有量が多すぎると、ブルーミングにより隣接部材との粘着性が悪化するとともに、硫黄を均一に分散させることが難しくなるおそれがある。このような観点から硫黄の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５〜８質量部であるのが好ましい。

上述の加硫促進剤は、例えば、加硫促進剤ＤＺ（Ｎ−Ｎ'−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＮＳ（Ｎ-ｔｅｒ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＳＩ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンイミド）、ＢＥＨＺ（Ｎ，Ｎ−ジ（２−エチルヘキシル）−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）から選択される１つ、又は２つ以上の組み合わせからなるものが使用される。加硫促進剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５〜３質量部であるのが好ましい。

スチールコード１０は、複数のメッキ素線１３からなり、図２には、例えば、４本のメッキ素線１３を撚り合わせた撚りコードが例示される。

このようなスチールコード１０は、後述するメッキ素線１３の３元メッキ層１３Ｂにより、従来よりも大幅に低いゴム浸透率であっても、優れた耐久性を発揮することができる。このため、スチールコード１０は、その撚り構造に依存せず、設計の自由度が高まるとともに、製造のバラつきが生じた場合でも、不良品の発生が抑制され得る。

メッキ素線１３は、鋼線等からなる芯線１３Ａと、芯線１３Ａの表面を被覆する銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる３元メッキ層１３Ｂとを有している。このようなメッキ素線１３は、高温多湿の過酷な条件下においても、高い耐湿熱接着性能を発揮し、ゴム１２とスチールコード１０間の剥離を防止することができ、湿熱条件における空気入りタイヤ１の耐久性を向上させることができる。

芯線１３Ａは、好ましくは、その直径が０．１〜０．７ｍｍである。

また、３元メッキ層１３Ｂの組成の質量比は、好ましくは、銅（Ｃｕ）：６０％〜７５％及びコバルト（Ｃｏ）：１％〜８％であり、より好ましくは、銅（Ｃｕ）：６５％〜７４％及びコバルト（Ｃｏ）：２％〜６％である。このような３元メッキ層１３Ｂは、高い耐湿熱接着性能を安定して発揮することができる。

なお、メッキ素線１３は、例えば、伸線加工前の芯線１３Ａに、まず、銅層→コバルト層→亜鉛層の順、銅層→亜鉛層→コバルト層の順、又は、銅層→亜鉛とコバルトの合金層の順でメッキを行うことで形成される。その後、この芯線１３Ａは、例えば、温度５００〜６５０℃、時間５〜２５秒の熱処理によって拡散される。しかる後、この芯線１３Ａに、所望の線径となるように伸線加工を施すことで、上述のメッキ素線１３が形成される。

このメッキ素線１３は、例えば、任意の撚り構造により複数本撚り合わされて、スチールコード１０を形成する。さらに、このスチールコード１０は、例えば、トッピングカレンダー等により、ゴム１２で被覆され、ゴム・コード複合体９を形成する。

本実施形態のゴム・コード複合体９におけるスチールコード１０のゴム浸透率は、好ましくは、２２％以上である。スチールコード１０のゴム浸透率が２２％より小さいと、メッキ素線１３が３元メッキ層１３Ｂを有していたとしても、水が浸入したときに錆が拡散するおそれがある。この観点から、スチールコード１０のゴム浸透率は、より好ましくは、３０％以上である。

ゴム・コード複合体９におけるスチールコード１０のゴム浸透率は、好ましくは、８５％以下である。スチールコード１０のゴム浸透率が８５％より大きいと、その撚り構造が特定されるおそれがある。また、ゴム浸透率を上げると、スチールコード１０の初期伸度のバラつきが大きくなるおそれがある。本実施形態のスチールコード１０は、その撚り構造に依存せず、設計の自由度が高まるとともに、初期伸度のバラつきが生じにくく、不良品の発生が抑制され得る。

上述の観点から、スチールコード１０のゴム浸透率は、より好ましくは、６０％以下であり、さらに好ましくは、４０％以下である。このようなスチールコード１０は、その設計の自由度がさらに高まる。また、本実施形態のスチールコード１０は、メッキ素線１３が３元メッキ層１３Ｂを有しているので、このように低いゴム浸透率であっても、優れた耐久性を発揮することができる。

なお、ゴム浸透率は、例えば、スチールコード１０のコード構成及び撚りピッチ、並びに、メッキ素線１３の直径及び形状等を変更することで、調整することができる。

上述の実施形態では、ゴム・コード複合体９をカーカスプライ６Ａに適用した場合を例示しているが、ゴム・コード複合体９は、ベルトプライ７Ａ〜７Ｄ、バンドプライ、ビード補強プライなどの他のタイヤ補強用のコードプライに適用することもできる。

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なく、種々の態様に変形して実施し得る。

表１〜３に示される仕様のゴム・コード複合体を、カーカスプライとして備えた空気入りタイヤ（サイズ１２Ｒ２２．５）が試作された。試作された空気入りタイヤは、台上耐久試験と湿熱耐久試験とにより、その耐久性がテストされた。

表１〜３に記載以外は、実質的に同仕様である。共通の仕様及びテスト方法は、以下のとおりである。
＜ゴム・コード複合体の仕様＞
・トッピングゴムの配合
ゴム成分（ＮＲ）：１００質量部
カーボンブラック：６０質量部
硫黄 ：６．２５質量部
加硫促進剤 ：１質量部
亜鉛華 ：８質量部

＜試験条件等＞
・リムサイズ ：２２．５ｘ９．００
・内圧 ：８００ｋＰａ
・荷重 ：３２５０ｋｇ
・速度 ：８０ｋｍ／ｈ

＜台上耐久試験＞
試作された空気入りタイヤを、リムに組み付け、供試タイヤが準備された。各供試タイヤを、台上ドラム試験機にセットし、上記試験条件において、カーカスプライの剥離による構造損傷が発生するまでの距離が計測された。結果は、比較例１を１００とする指数で示されており、数値が大きいほど、通常条件における耐久性に優れていることを意味する。

＜湿熱耐久試験＞
試作された空気入りタイヤが、温度８０℃、湿度９５％の湿熱機の中に入れられ、４０日間にわたり劣化処理された。その後、各タイヤを、その内腔内に３００ｃｃの水を入れた状態で、リムに組み付け、供試タイヤが準備された。各供試タイヤを、上記台上耐久試験と同様に、台上ドラム試験機にセットし、上記試験条件において、カーカスプライの剥離による構造損傷が発生するまでの距離が計測された。結果は、比較例１を１００とする指数で示されており、数値が大きいほど、湿熱条件における耐久性に優れていることを意味する。

テストの結果が表１〜３に示される。

表１〜３に示されるように、各実施例は、基準である比較例１に対して、通常条件における耐久性を同等以上の性能に維持しつつ、湿熱条件における耐久性を向上させていることが確認できた。

１ 空気入りタイヤ
９ ゴム・コード複合体
１０ スチールコード
１２ ゴム
１３ メッキ素線
１３Ａ 芯線
１３Ｂ ３元メッキ層

Claims (4)

1. メッキ素線からなるスチールコードと、このスチールコードを被覆するゴムとから構成されるゴム・コード複合体であって、
   前記メッキ素線は、芯線と、前記芯線の表面を被覆する銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）及びコバルト（Ｃｏ）からなる３元メッキ層とを有し、
   前記３元メッキ層の組成の質量比は、銅（Ｃｕ）：６０％〜７５％及びコバルト（Ｃｏ）：１％〜８％であり、
   前記スチールコードのゴム浸透率は、２２％〜８５％であり、
   前記ゴムは、ゴム成分１００質量部に対して、０．０２６〜０．２５５質量部のコバルトイオンを含むことを特徴とするゴム・コード複合体。
2. 前記ゴムは、ゴム成分１００質量部に対して、０．５〜５質量部の有機酸コバルトを含む請求項１に記載のゴム・コード複合体。
3. 前記有機酸コバルトは、ステアリン酸コバルトである請求項２に記載のゴム・コード複合体。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のゴム・コード複合体をカーカスプライとして備える空気入りタイヤ。

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