JP2019108620A - ゴム物品補強用スチールコード及びタイヤ - Google Patents

ゴム物品補強用スチールコード及びタイヤ Download PDF

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【課題】コードの軸方向の引張り強さと、せん断方向の強さとを、より高いレベルで備えるゴム物品補強用スチールコードを提供する。【解決手段】ゴム物品補強用スチールコード１０は層撚り構造を有する１本のコアストランド１１と、層撚り構造を有する複数本のシースストランド１２と、を備え、コアストランド１１の周りにシースストランド１２が撚り合わされている。シースストランド１２におけるコアフィラメント１２ａの径とシースフィラメント１２ｂの径との比が０．７５〜０．８５であり、かつ、コアフィラメント１２ａの強力と、シースフィラメント１２ｂの強力との比が０．５５〜０．７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及びこのスチールコードを用いたタイヤに関する。特に、建設車両、輸送車両又は建造機械のような重車両に装着される空気入りラジアルタイヤの補強に好適なスチールコードに関する。
建設車両用タイヤは、大規模土木工事現場や鉱石採掘場で供用される大型ダンプカーなどに装着され、荒れた地表上で重い負荷の下に過酷な稼働条件が課される。例えば、荒れ地走行を使命とする建設車両用タイヤは、路面からの入力が大きい上、重荷重が負荷される。また、荒れた地表面に対し重い負荷が課せられる結果として、外傷を受ける機会が多い。したがって、そのカーカスやベルトなどの各補強層に使用するスチールコードには、太い径のものを用いたり、単位面積当りのコード引張り破断強力を高くしたりすることで、コード軸方向の引張り破断強度を高くする対応がなされている。
また、荒地走行を強いられる重荷重用タイヤのベルト層、特にインナー側に最も近いベルト層は比較的鈍的な突起物を踏んだ場合、大きく曲げられ、補強用スチールコードはコード軸方向引張り入力で先行的にコード破断を来すことが多く見られた。一方、比較的鋭的な突起物を踏んだ場合には、局所的に曲げられ、突起物からのせん断力により、特にトレッド側に最も近いベルト補強層より、やはりコード破断を来すことが多く見られた。したがって、建設車両用タイヤに補強材として適用するスチールコードには、コードの軸方向の引張り強さと、せん断方向の強さの両方が求められている。
そこで、コード軸方向の強力を低下させることなく、鈍的及び鋭的な突起物を踏んだ場合に、切り目及び穿孔などいわゆるカット性に対する耐久性を向上させたゴム物品補強用スチールコードがある（特許文献１）。
特開２０１３−２２７６９８号公報
特許文献１に記載のゴム物品補強用スチールコードは、コードの軸方向の引張り強さと、せん断方向の強さを兼ね備えている。もっとも、建設車両用タイヤに要求される特性の向上は止むことがない。
そこで、本発明の目的は、コードの軸方向の引張り強さと、せん断方向の強さとを、より高いレベルで備えるゴム物品補強用スチールコード、及びこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用したタイヤを提供することにある。
本発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた結果、スチールコードを構成するスチールフィラメントの素材の調整、特にシースストランドのコアフィラメントとシースフィラメントとの強力の比を調整することにより、フィラメントの素線の内部先行破断を抑制して耐カット性を向上させ得ることを見出した。
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、を備え、該コアストランドの周りに該シースストランドが撚り合わされているゴム物品補強用スチールコードであって、前記シースストランドにおけるコアフィラメントの径とシースフィラメントの径との比（コアフィラメントの径の、シースフィラメントの径に対する比のことをいう。以下同様。）が０．７５〜０．８５であり、かつ、該コアフィラメントの強力と、該シースフィラメントの強力との比が０．５５〜０．７であることを特徴とする。
本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、前記コアストランドにおけるコアフィラメントの抗張力とシースフィラメントの抗張力とが、実質的に同じであり、前記シースストランドにおけるコアフィラメントの抗張力とシースフィラメントの抗張力との比が０．９５〜１．００未満であることが好ましい。また、前記シースストランドの本数が６〜９本であること、コード径が４ｍｍ以上であること、前記コアストランドにおけるコアフィラメント径が０．３２〜０．５０ｍｍであり、シースフィラメント径が０．４０〜０．５０ｍｍであること、前記シースストランドにおけるコアフィラメント径が０．２８〜０．３６ｍｍであり、シースフィラメント径が０．３４〜０．４５ｍｍであること、前記コアストランドにおけるコアフィラメントの本数が１〜３本であり、シースフィラメントの本数が５〜９本であること、前記シースストランドにおけるコアフィラメントの本数が１〜３本であり、シースフィラメントの本数が５〜９本であること、が好ましい。
本発明のタイヤは、上記した本発明のゴム物品補強用スチールコードを補強材として用いたことを特徴とする。
この発明によれば、シースストランドのコアフィラメントの強力がシースストランドのシースフィラメントの強力より低いことから、コアフィラメントを、シースフィラメントよりも延性に優れるものとして、これにより耐せん断性が上がり耐カット性を向上させた建設車両用タイヤを提供できる。
本発明のゴム物品補強用スチールコードの一実施形態の断面図である。 本発明のゴム物品補強用スチールコードの別の実施形態の断面図である。 比較例のゴム物品補強用スチールコードの断面図である。
以下、図面を用いて本発明のゴム物品補強用スチールコード（以下、「本発明のスチールコード」ともいう。）の実施形態について具体的に説明する。
図１に示す本実施形態のスチールコード１０は、１本のコアストランド１１と、このコアストランド１１の周りに撚り合わせた複数本、具体的には７本のシースストランド１２とを備えている。図示しないが、このシースストランド１２の周りに、ラッピングフィラメントが、巻き付けられることができる。
コアストランド１１は、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせてなり、より詳しくは、複数本、具体的には３本のコアフィラメント１１ａと、このコアフィラメント１１ａの周りに撚り合わされた複数本、具体的には８本のシースフィラメント１１ｂとからなる二層撚り構造になっている。また、シースストランド１２は、複数本のフィラメントを撚り合わせてなり、より詳しくは、複数本、具体的には３本のコアフィラメント１２ａと、このコアフィラメント１２ａの周りに撚り合わされた複数本、具体的には７本のシースフィラメント１２ｂとからなる、少なくとも二層撚り構造になっている。
本実施形態のスチールコード１０は、コアストランド１１及びシースストランド１２がそれぞれ複数本のフィラメントを撚り合わせてなり、かつ、これらのコアストランド１１及びシースストランド１２を撚り合わせてなる複撚り構造を有している。
本実施形態のスチールコード１０は、シースストランド１２のコアフィラメント１２ａの径とシースフィラメント１２ｂとの比が０．７５〜０．８５である。また、シースストランド１２のコアフィラメント１２ａの強力と、シースフィラメント１２ｂの強力との比が０．５５〜０．７である。
シースストランド１２のコアフィラメント１２ａの径とシースフィラメント１２ｂとの比が０．７５〜０．８５であることは、シースストランド１２のシースフィラメント１２ｂの径が、コアフィラメント１２ａの径よりも相対的に太いことを意味している。スチールコード１０は、張力が負荷されて各シースストランド１２がコアストランド１１に向かって締めつけられたときに、この締めつけによる応力がシースストランド１２の最外側に当たるシースフィラメント１２ｂへ集中する。このシースフィラメント１２ｂの径をコアフィラメント１２ａの径よりも相対的に太くすることにより、耐破断性を向上させて、先行破断が抑制される。
また、シースストランド１２のコアフィラメント１２ａの強力と、シースフィラメント１２ｂの強力との比が０．５５〜０．７であることは、コアフィラメント１２ａの強力を、シースフィラメント１２ｂの強力よりも所定比率で低くしていることを意味している。コアフィラメント１２ａの強力が、シースフィラメント１２ｂの強力よりも低いことにより、コアフィラメント１２ａを、シースフィラメント１２ｂよりも延性に優れるものとして、これによりせん断力に対する抵抗力を高め、耐カット性を向上させることができる。
もっとも、シースストランド中のフィラメントの強力を低くすることは、シースストランドの引張り強さを低下させることになりかねない。そこで、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、シースストランド１２においてシースフィラメント１２ｂよりも相対的に細いコアフィラメント１２ａの強力のみを低くすることにより、シースストランドの引張り強さの低下を抑制している。かくして、本発明のスチールコードは、高い耐カット性と、高い引張り強さとを、高いバランスで実現している。
また、シースストランド１２においてシースフィラメント１２ｂよりもコアフィラメント１２ａが相対的に細いことにより、隙間が生じてゴム浸透性が向上し、スチールコードの防錆性を高めることができる。
シースストランド１２のコアフィラメント１２ａの径とシースフィラメント１２ｂとの比が０．７５を下回ると、スチールコードの強力が低下するおそれがある。一方、０．８５を超えると、本発明で所期した耐カット性の向上が十分には得られないおそれがある。また、シースストランド１２のコアフィラメント１２ａの強力と、シースフィラメント１２ｂの強力との比が０．５５を下回ると、スチールコードの強力が低下するおそれがある。一方、０．７を超えると、本発明で所期した耐カット性の向上が十分には得られないおそれがある。
また、本実施形態のスチールコード１０は、コアストランド１１におけるコアフィラメント１１ａの抗張力と、シースフィラメント１１ｂの抗張力とを、実質的に同じにしつつ、シースストランド１２のコアフィラメント１２ａの抗張力と、シースフィラメント１２ｂの抗張力との比を０．９５〜１．００未満の範囲にするのが好ましい。このことにより、コアストランド１１については、コアフィラメント１１ａ及びシースフィラメント１１ｂの素材の抗張力についての調整をせずに高い引っ張り強さを確保しておき、シースストランド１２のコアフィラメント１２ａのみを、延性に優れたものにして耐カット性に優れたものにすることができる。コアフィラメント１２ａの抗張力と、シースフィラメント１２ｂの抗張力との比が０．９５〜１．００未満の範囲で、本発明で所期した耐カット性（耐せん断力性）と高いコード強力とが高いバランスで得られる。
シースストランド１２のコアフィラメント１２ａの抗張力をシースフィラメント１２ｂの抗張力よりも低くしている場合であっても、コアフィラメント１２ａ以外のフィラメント、すなわち、シースフィラメント１２ｂ、コアストランドのコアフィラメント１１ａ及びシースフィラメント１１ｂは、線径が相対的に太いので、スチールコード１０の強力の低下は抑制されている。
なお、コアストランド１１におけるコアフィラメント１１ａの抗張力と、シースフィラメント１１ｂの抗張力とを、実質的に同じにすることに限定されない。コアストランド１１におけるコアフィラメント１１ａの抗張力を、シースフィラメント１１ｂの抗張力よりも大きくすることもできる。これにより、スチールコードは、より高いコード強力を得ることができる。
本実施形態のスチールコード１０は、シースストランドの本数が６〜９本であることが好ましい。シースストランドの本数が６〜９本であることにより、高いコード強力が得られ、建設車両用タイヤ用等のスチールコードに好適である。６本未満の場合、コード断面積に対して十分な引張り強力が得難くなる。また、シースストランド巻き付け本数が１０本以上の場合、シースストランドが細くなり、結果としてシースストランドを構成するフィラメント径が極端に細くなるため、鈍的な突起物を踏んだ場合の曲げ引張り入力で、シースストランドを構成するフィラメントが先行破壊するため、十分な耐カット性を得難くなる。
本実施形態のゴム物品補強用スチールコード１０は、ゴム物品の強度を確保するために、コード径が４ｍｍ以上であることが好ましい。コード径が４ｍｍ以上であることにより、高いコード強力が得られ、建設車両用タイヤ用等のスチールコードに好適である。
本実施形態のスチールコード１０は、コアストランド１１におけるコアフィラメント１１ａの径が０．３２〜０．５０ｍｍであり、シースフィラメント１１ｂの径が０．４０〜０．５０ｍｍであることが好ましい。コアストランド１１におけるコアフィラメント１１ａの径が０．３２〜０．５０ｍｍであり、シースフィラメント１１ｂの径が０．４０〜０．５０ｍｍであることにより、高いコード強力と高い耐せん断力性を有する本発明のスチールコードの設計が容易である。
本実施形態のスチールコード１０は、シースストランド１２におけるコアフィラメント１２ａの径が０．２８〜０．３６ｍｍであり、シースフィラメント１２ｂの径が０．３４〜０．４５ｍｍであることが好ましい。シースストランド１２におけるコアフィラメント１２ａの径が０．２８〜０．３６ｍｍであり、シースフィラメント１２ｂの径が０．３４〜０．４５ｍｍであることにより、高いコード強力と高い耐せん断力性を有する本発明のスチールコードの設計が容易である。
本実施形態のスチールコード１０は、コアストランド１１におけるコアフィラメント１１ａの本数が１〜３本であり、シースフィラメント１１ｂの本数が５〜９本であることが好ましい。コアストランド１１におけるコアフィラメント１１ａの本数が１〜３本であり、シースフィラメント１１ｂの本数が５〜９本であることにより、高いコード強力と高い耐せん断力性を有する本発明のスチールコードの設計が容易である。
本実施形態のスチールコード１０は、シースストランド１２におけるコアフィラメント１２ａの本数が１〜３本であり、シースフィラメント１２ｂの本数が５〜９本であることにより、高いコード強力と高い耐せん断力性を有する本発明のスチールコードの設計が容易である。
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、図１に示した３＋８＋７×（３＋７）のコード構造のスチールコード１０に限られない。例えば、図２に示した、２＋８＋７×（３＋７）のコード構造のスチールコード２０とすることもできるし、本発明の要件を満たす限り、その他のコード構造とすることもできる。
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、コアストランドが２層撚り構造からなることが好ましく、シースストランドが少なくとも２層撚り構造であることが好ましい。コアストランドが２層撚り構造からなることにより、コアフィラメントとシースフィラメントとでフィラメント径を異ならせることができる。また、シースストランドが少なくとも２層撚り構造であることにより、コアフィラメントとシースフィラメントとでフィラメント径を異ならせることができ、しかも、コアフィラメントとシースフィラメントとで抗張力を異ならせることができる。
また、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、コアストランドとシースストランドとが、それぞれストランド内で線接触し応力集中による破断を避けるため、同方向撚り構造が好ましい。更に、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、コードの捻じれを抑制し、工場作業性などを確保するためには、コードの外周にラッピングフィラメントを巻き付けることが好ましい。もっとも、ラッピングフィラメントは、本発明で必須の要素ではない。
本発明のスチールコードは、タイヤの補強材として用いることができ、例えばスチールコードの多数本を所定の間隔で互いに平行に揃えゴムシートに埋設してゴム引き布を作製し、このゴム引き布を、タイヤのカーカス及びベルトのいずれか少なくとも１層に補強材として適用することができる。本発明のスチールコードをベルトの補強材として適用する本発明のタイヤとして、例えば、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カーカスと、このカーカスのクラウン部のタイヤ径方向外側に配置した、少なくとも２層、通常は６層のベルトと、このベルトのタイヤ径方向外側に配置したトレッドとを具備しているものがある。
本発明のスチールコードをベルトの補強材として適用し得る建設車両用タイヤのより具体的な態様は、ラジアル配列コードによるプライから成るカーカスと、このカーカスのクラウン部の径方向外側にて、並置配列コードを積層間で交差させて配置して成る少なくとも４層のベルトとを備えるタイヤがあり、当該ベルトの少なくとも２層を構成するコードに本発明のスチールコードを適用するのが好ましい。本発明のスチールコードを適用した建設車両用タイヤは、荒地走行させ、比較的鈍的な突起物を踏んだ場合でも、ベルト補強コードの軸方向の強力を良好に保持できるため、コード破断が抑制され、また、比較的鋭的な突起物を踏んだ場合でも、コード破断が良好に抑制される。
表１に示す種々のスチールコードを製作した。これらスチールコードのコード軸に直交する断面構造は、表１の実施例１、４、５、比較例３、４、５が、図１に示すコード構造を有していて、実施例２、３、６が、図２に示すコード構造を有していて、比較例１、２が、図３の符号１００のスチールコードに示す７×（３＋９）のコード構造を有している。比較例１、２は、すべてのフィラメント径が同じである。
これらのスチールコードについてコード強力を評価するとともに、シャルピー衝撃試験機を用い、耐せん断破壊性を評価した。また、ゴム浸透性（ゴムペネ性）を評価した。表１に、コード強力、耐せん断力を比較例１を１００とした指数で示し、またゴムペネ性をゴム浸透率で示した。コード強力、耐せん断力及びゴムペネ性は、いずれも数値が高いほど優れている。
Figure 2019108620
同一コード構造の実施例１、比較例３、比較例４、比較例５、実施例４、５を対比すると、比較例３、比較例４及び比較例５に比べて、実施例１、実施例４、実施例５は、コード強力、耐せん断力に優れていた。特に実施例４、実施例５は、コード強力指数１０５以上、耐せん断力指数１０５以上、ゴムペネ性７０以上であり、高度にバランスに優れたコードであった。
実施例２は、比較例１とはコード構造が異なるが、比較例１よりもコード強力指数及びゴムペネ性に優れていた。実施例３は、コアストランドのコアフィラメントの抗張力が、実施例２よりも低い例であり、比較例１よりもコード強力指数及び耐せん断力が劣っていたが、むしろ比較例１に対する比較例２のコード強力指数及び耐せん断力の低下量に比べて、指数低下量は少なかった。実施例６は、コード強力指数１０５以上、耐せん断力指数１０５以上、ゴムペネ性７０以上であり、高度にバランスに優れたコードであった。
１０、２０、１００ スチールコード、１１ コアストランド、１１ａ コアフィラメント、１１ｂ シースフィラメント、１２ シースストランド、１２ａ コアフィラメント、１２ｂ シースフィラメント

Claims (9)

  1. 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、を備え、
    該コアストランドの周りに該シースストランドが撚り合わされているゴム物品補強用スチールコードであって、
    前記シースストランドにおけるコアフィラメントの径とシースフィラメントの径との比が０．７５〜０．８５であり、かつ、
    該コアフィラメントの強力と、該シースフィラメントの強力との比が０．５５〜０．７であることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
  2. 前記コアストランドにおけるコアフィラメントの抗張力とシースフィラメントの抗張力とが、実質的に同じであり、
    前記シースストランドにおけるコアフィラメントの抗張力とシースフィラメントの抗張力との比が０．９５〜１．００未満であることを特徴とする請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。
  3. 前記シースストランドの本数が６〜９本である請求項１又は２記載のゴム物品補強用スチールコード。
  4. コード径が４ｍｍ以上である請求項１〜３の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におけるコアフィラメント径が０．３２〜０．５０ｍｍであり、シースフィラメント径が０．４０〜０．５０ｍｍである請求項１〜４の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. 前記シースストランドにおけるコアフィラメント径が０．２８〜０．３６ｍｍであり、シースフィラメント径が０．３４〜０．４５ｍｍである請求項１〜５の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. 前記コアストランドにおけるコアフィラメントの本数が１〜３本であり、シースフィラメントの本数が５〜９本である請求項１〜６の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. 前記シースストランドにおけるコアフィラメントの本数が１〜３本であり、シースフィラメントの本数が５〜９本である請求項１〜７のいずれか一項に記載のゴム物品補強用スチールコード。
  9. 請求項１〜８の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補強材として用いたことを特徴とするタイヤ。
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