JP2019137931A - スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ゴム浸透性を改善すると共に、耐久性を改善することを可能にしたスチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】 空気入りラジアルタイヤにおいて、補強コードとして、Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメント１１からなるコア１２と、該コア１２の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメント１３からなる中間層１４と、該中間層１４の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメント１５からなる最外層１６とを有する３層構造のスチールコード１０が用いられており、最外層１６のフィラメント１５のうちの２〜（Ｌ−２）本のフィラメント１５Ａが癖付けされており、その癖付けされたフィラメント１５Ａの全てが中間層１４の周囲で連続して並ぶように配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有する３層構造のスチールコード及び該スチールコードを補強層の補強コードとして用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、ゴム浸透性を改善すると共に、耐久性を改善することを可能にしたスチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤに関する。

建設車両用の空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層の補強コードとして、複層撚り構造を有するスチールコードが使用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。より具体的には、例えば、３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされた９本のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされた１５本のフィラメントからなる最外層とを有する３＋９＋１５構造のスチールコードが挙げられる。

このような複層撚り構造を有するスチールコードは一般的にはタイトコードであるが、ゴム浸透性を改善するために、スチールコードを構成するフィラメントに癖付けが施される場合がある。しかしながら、フィラメントに癖付けを施すと、スチールコードの伸び特性が変化し、初期伸び（低荷重域の伸び率）が過大となる傾向がある。そして、スチールコードの初期伸びが過大であると、それに起因して空気入りラジアルタイヤの耐久性が低下することが懸念される。

特開２００８−２９０５０２号公報 特開２００７−１５６２７号公報 特開２００５−３３６６６４号公報

本発明の目的は、ゴム浸透性を改善すると共に、耐久性を改善することを可能にしたスチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のスチールコードは、Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有する３層構造のスチールコードにおいて、前記最外層のフィラメントのうちの２〜（Ｌ−２）本のフィラメントが癖付けされており、その癖付けされたフィラメントの全てが前記中間層の周囲で連続して並ぶように配置されていることを特徴とするものである。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有する３層構造のスチールコードが用いられており、前記最外層のフィラメントのうちの２〜（Ｌ−２）本のフィラメントが癖付けされており、その癖付けされたフィラメントの全てが前記中間層の周囲で連続して並ぶように配置されていることを特徴とするものである。

本発明者は、３層構造を有するスチールコードについて鋭意研究したところ、最外層のフィラメントに癖付けを施してゴム浸透性を改善するにあたって、最外層のフィラメントの癖付け本数及びその配置を規定することにより、スチールコードの初期伸びを抑制し、耐久性を効果的に改善可能になることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、空気入りラジアルタイヤの補強層の補強コードとして、Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有する３層構造のスチールコードを用いるにあたって、最外層のフィラメントのうちの２〜（Ｌ−２）本のフィラメントに癖付けを施すことにより、スチールコードの内部へのゴム浸透性を改善することができ、しかも、その癖付けされたフィラメントの全てを中間層の周囲で連続して並ぶように配置することにより、スチールコードの初期伸びを抑制することができ、空気入りラジアルタイヤの耐久性を効果的に改善することができる。

本発明において、コアのフィラメントの素線径Ｄｃと中間層のフィラメントの素線径Ｄｍと最外層のフィラメントの素線径Ｄｓが０．８≦Ｄｍ／Ｄｃ＜１．０かつＤｍ＝Ｄｓの関係を満たすことが好ましい。このようにコアのフィラメントを中間層のフィラメントよりも太くすることにより、スチールコードの内部へのゴム浸透性を改善することができる。また、コアのフィラメントを中間層のフィラメントよりも太くした場合、スチールコードが座屈し難くなるため、耐久性の観点からも好ましい。

本発明において、上記スチールコードが使用される空気入りラジアルタイヤの補強層は特に限定されるものではなく、例えば、カーカス層、ベルト層、サイド補強層を挙げることができる。しかしながら、上記スチールコードの特性を考慮すると、該スチールコードが使用される補強層はベルト層であることが好ましい。この場合、ベルト層に含まれるスチールコードのゴム浸透性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を効果的に改善することができる。また、上記スチールコードはタイヤ以外のゴム製品を補強するための補強コードとしても利用可能である。

また、本発明は建設車両用の空気入りラジアルタイヤに適用することが好適であるが、上述のようなスチールコードが補強層の補強コードとして使用される限りにおいて、上記以外の用途の空気入りラジアルタイヤにも適用可能である。

本発明の実施形態からなる建設車両用の空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明で使用される３層構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。 本発明で使用される３層構造を有するスチールコードの他の例を示す断面図である。 本発明の要件を満たさない３層構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。 図２及び図４のスチールコードの伸び特性を示すグラフである。 図２及び図３のスチールコードにおいて癖付けされた最外層のフィラメントを抽出して示す側面図である。 図２及び図３のスチールコードにおいて癖付けされていない最外層、中間層及びコアのフィラメントを抽出して示す側面図である。 （ａ）〜（ｇ）は試験に使用された各種スチールコードを示す断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる建設車両用の空気入りラジアルタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが埋設されている。これらベルト層６ａ〜６ｄはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層６ａ〜６ｄにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１５°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜２５本／５０ｍｍの範囲に設定されている。

また、ベルト層６ａ〜６ｄの外周側には複数層のベルト保護層７ａ，７ｂが埋設されている。ベルト層６ａ〜６ｄがトレッド部１の補強を担持しているのに対して、ベルト保護層７ａ，７ｂはベルト層６ａ〜６ｄを保護する目的で配設されている。これらベルト保護層７ａ，７ｂはタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト保護層７ａ，７ｂにおいて、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２０°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍの範囲に設定されている。ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとしては、例えば、破断伸びが４％以上であるスチールコードが使用されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層６ａ〜６ｄの補強コードとして、後述する３層構造を有するスチールコードが使用されている。

図２は本発明で使用される３層構造を有するスチールコードの一例を示すものである。図２に示すように、スチールコード１０は、Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメント１１からなるコア１２と、該コア１２の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメント１３からなる中間層１４と、該中間層１４の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメント１５からなる最外層１６とを含む３層構造を有している。本実施形態において、スチールコード１０は３本のフィラメント１１からなるコア１２と９本のフィラメント１３からなる中間層１４と１５本のフィラメント１５からなる最外層１６とから構成されている。つまり、３＋９＋１５構造である。その他の例として、例えば、図３に示すように、１＋６＋１２構造を挙げることができる。なお、コア１２が複数本のフィラメント１１を有する場合、それらフィラメント１１は互いに撚り合わされていることが望ましい。

上述したスチールコード１０において、最外層１６を構成するＬ本のフィラメント１５のうち、２〜（Ｌ−２）本のフィラメント１５Ａ（斜線あり）には癖付けが施されており、残りのシースフィラメント１５Ｂ（斜線なし）には癖付けが施されていない。図２及び図３においては、それぞれ５本のフィラメント１５Ａに癖付けが施されている。そして、癖付けされたフィラメント１５Ａの全てが中間層１４の周囲で連続して並ぶように配置される一方で、癖付けされていないフィラメント１５Ｂの全てが中間層１４の周囲で連続して並ぶように配置されている。つまり、図２及び図３に示すように、最外層１６を構成するＬ本のフィラメント１５は中間層１４を取り囲むように配置されているが、癖付けされたフィラメント１５Ａの全てが互いに隣接するように配置され、癖付けされていないフィラメント１５Ｂの全てが互いに隣接するように配置されている。なお、最外層１６のフィラメント１５Ｂと同様に、コア１２のフィラメント１１及び中間層１４のフィラメント１３には癖付けが施されていない。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、ベルト層７の補強コードとして、Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメント１１からなるコア１２と、該コア１２の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメント１３からなる中間層１４と、該中間層１４の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメント１５からなる最外層１６とを有する３層構造のスチールコード１０を用いるにあたって、２〜（Ｌ−２）本のフィラメント１５Ａに癖付けを施すことにより、スチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善することができる。しかも、その癖付けされたフィラメント１５Ａの全てを中間層１４の周囲で連続して並ぶように配置することにより、癖付けの位相が揃った状態でフィラメント１５Ａが所定の位置に配置されるため、スチールコード１０の初期伸びを抑制することができ、空気入りラジアルタイヤの耐久性を効果的に改善することができる。

ここで、本発明に含まれるスチールコード１０（図２）の物性と本発明に含まれないスチールコード１０′（図４）の物性との差異について説明する。図４に示すスチールコード１０′において、フィラメント１５Ａに癖付けが施されており、フィラメント１５Ｂには癖付けが施されていないという点では図２の例と同じであるが、図２の例とは異なって癖付けされたフィラメント１５Ａの全てが中間層１４の周囲で連続して並ぶように配置されていない。そして、図２に示すスチールコード１０と図４に示すスチールコード１０′について、引張荷重（Ｎ）を変化させながら伸び率（％）を測定した場合、図５のような結果が得られた。図５に示すように、癖付けされたフィラメント１５Ａの全てが中間層１４の周囲で連続して並ぶように配置されていない図４のスチールコード１０′は、癖付けされたフィラメント１５Ａの全てが中間層１４の周囲で連続して並ぶように配置されている図２のスチールコード１０に比べて初期伸びが大きくなっている。このような初期伸びの増大は癖付けされたフィラメント１５Ａの配置に起因している。

上述したスチールコード１０において、コア１２を構成するフィラメント１１の本数をＮ本（Ｎ＝１〜３）とし、中間層１４を構成するフィラメント１３の本数をＭ本（Ｍ＝６〜９）とし、最外層１６を構成するフィラメント１５の本数をＬ本（Ｌ＝１２〜１５）としているが、これはゴム浸透性と形状安定性を確保するためである。コア１２のフィラメント１１、中間層１４のフィラメント１３及び最外層１６のフィラメント１５の本数が多過ぎるとゴム浸透性が低下し、中間層１４のフィラメント１３及び最外層１６のフィラメント１５の本数が少な過ぎると安定した撚り構造を得ることが困難になる。また、２〜（Ｌ−２）本のフィラメント１５Ａに対して癖付けが施されているが、これはゴム浸透性を確保しつつ初期伸びを抑制するためである。癖付けされたフィラメント１５Ａの本数が少な過ぎるとゴム浸透性が低下し、逆に多過ぎると初期伸びが過大になる。特に、最外層１６のフィラメント１５のうちの４〜（Ｌ−４）本のフィラメント１５Ａが癖付けされることが好ましい。

図６に示すように、スチールコード１０の最外層１６を構成するフィラメント１５Ａはその長手方向に沿って蛇行するように癖付けされている。癖付けの形態は、波状でも良く、或いは、螺旋状でも良い。フィラメント１５Ａの波高Ｈは、フィラメント１５Ａの素線径Ｄｓに対して、１．３≦Ｈ／Ｄｓ≦２．０の範囲にあると良い。この比Ｈ／Ｄｓが小さ過ぎるとゴム浸透性の改善効果が低下し、逆に大き過ぎると初期伸びの抑制効果が低下することになる。また、フィラメント１５Ａの癖付けピッチＷは、フィラメント１５Ａの波高Ｈに対して、１０≦Ｗ／Ｈ≦３０の範囲にあると良い。この比Ｗ／Ｈが小さ過ぎると初期伸びの抑制効果が低下し、逆に大き過ぎるとゴム浸透性の改善効果が低下することになる。

スチールコード１０において、コア１２、中間層１４及び最外層１６の撚り方向及び撚りピッチは特に限定されるものではないが、例えば、図７では、コア１２のフィラメント１１はピッチＰｃにより一方向（例えば、Ｓ撚り）に撚り合わされ、中間層１４のフィラメント１３はピッチＰｍにより一方向（例えば、Ｓ撚り）に撚り合わされ、最外層１６のフィラメント１５はピッチＰｓにより一方向（例えば、Ｓ撚り）に撚り合わされている。また、ピッチＰｃとピッチＰｍとピッチＰｓは同一値に設定されている。このようにコア１２、中間層１４及び最外層１６は同一方向かつ同一ピッチで撚り合わされていることが好ましい。これにより、コア１２のフィラメント１１と中間層１４のフィラメント１３と最外層１６のフィラメント１５を一括して撚り合わせることが可能になるので、スチールコード１０の生産性を高めることができる。しかも、そのような撚り構造を採用した場合であっても十分なゴム浸透性を確保することができる。

スチールコード１０において、コア１２を構成するフィラメント１１の素線径Ｄｃと中間層１４を構成するフィラメント１３の素線径Ｄｍと最外層１６を構成するフィラメント１５の素線径Ｄｓは０．８≦Ｄｍ／Ｄｃ＜１．０かつＤｍ＝Ｄｓの関係を満たしていると良い。このようにコア１２のフィラメント１１を中間層１４のフィラメント１３及び最外層１６のフィラメント１５よりも太くすることにより、スチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善することができる。また、コア１２のフィラメント１１をフィラメント１３，１５よりも太くした場合、スチールコード１０が座屈し難くなるため、耐久性の観点からも好ましい。但し、比Ｄｍ／Ｄｃが小さ過ぎるとコア１２のフィラメント１１とフィラメント１３，１５との強力のバランスが悪くなって断線等の不都合を生じ易くなる。

スチールコード１０において、コア１２を構成するフィラメント１１の素線径Ｄｃ、中間層１４を構成するフィラメント１３の素線径Ｄｍ及び最外層１６を構成するフィラメント１５の素線径Ｄｓは０．１５ｍｍ〜０．４０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。このように素線径Ｄｃ，Ｄｍ，Ｄｓを適正化することにより、コード強力を十分に確保しながら、良好な耐疲労性を確保することができる。素線径Ｄｃ，Ｄｍ，Ｄｓが０．１５ｍｍよりも小さいとコード強力が不十分になり、逆に０．４０ｍｍよりも大きいと耐疲労性が低下することになる。

上述した実施形態では、３層構造を有するスチールコード１０をベルト層６に使用した場合について説明したが、本発明では、上記のようなスチールコード１０を他の補強層に適用することが可能である。

タイヤサイズ１８００Ｒ３３の空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層の補強コードだけを異ならせた従来例、比較例１〜４及び実施例１〜５のタイヤを製作した。

即ち、従来例、比較例１〜４及び実施例１〜５において、ベルト層の補強コードとして、３本のコアフィラメントと９本の中間層フィラメントと１５本の最外層フィラメントとを有する３＋９＋１５構造のスチールコード又は１本のコアフィラメントと６本の中間層フィラメントと１２本の最外層フィラメントとを有する１＋６＋１２構造のスチールコードを使用し、コード打ち込み密度、コアフィラメントの素線径Ｄｃ、中間層フィラメントの素線径Ｄｍ、最外層フィラメントの素線径Ｄｓ、比Ｄｍ／Ｄｃ、癖付けされた最外層フィラメントの本数、癖付けされた最外層フィラメントの配置を表１のように設定した。なお、癖付けされた最外層フィラメントの配置は図８（ａ）〜（ｇ）の通りである。図８（ａ）〜（ｇ）において、癖付けされた最外層フィラメントには斜線を付与した。従来例、比較例１〜４及び実施例１〜５においては、５層のベルト層（全てのベルト層）に対して同一構造を有するスチールコードを適用した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、ゴム浸透率及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

ゴム浸透率：
各試験タイヤからベルト層（タイヤ内側から数えて３番目のベルト層）のスチールコードを取り出し、カッターナイフでスチールコードの外側に付着したゴムを除去した後、最外層から１本のフィラメントを除去し、その内部のゴム浸透率を目視にて測定した。更に、最外層のフィラメントを全て除去し、中間層の外側に付着したゴムを除去した後、中間層から１本のフィラメントを除去し、その内部のゴム浸透率を目視にて測定した。更に、中間層のフィラメントを全て除去し、コアの外側に付着したゴムを除去した後、コアから１本のフィラメントを除去し、その内部のゴム浸透率を目視にて測定した。そして、これら測定値に基づいてコード全体としてのゴム浸透率を求めた。このような測定をタイヤ周上の８ケ所に配置されたスチールコードについて行い、これら８本のスチールコードのゴム浸透率の平均値を求め、これをゴム浸透率とした。

タイヤ耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ３３×１３．００−２．５の試験リムに装着し、空気圧７００ｋＰａ、速度１０ｋｍ／ｈ、初期荷重１８３ｋＮの条件にて、高さ２００ｍｍのクリート付きのドラムを備えた室内ドラム試験機により走行試験を実施し、１０時間毎に荷重を５２ｋＮずつ増加させ、タイヤが故障するまでの走行時間を計測した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。なお、タイヤの破壊形態はいずれもベルトエッジセパレーションであった。

表１から明らかなように、実施例１〜５では、従来例との対比において、スチールコードのゴム浸透率が高く、タイヤ耐久性が優れていた。特に、実施例３〜５から判るように、コアフィラメントの素線径Ｄｃを中間層フィラメントの素線径Ｄｍ及び最外層フィラメントの素線径Ｄｓよりも適度に太くした場合、タイヤ耐久性の改善効果が顕著に現れていた。これに対して、比較例１，２では、癖付けされた最外層フィラメントの全てが中間層の周囲で連続して並ぶように配置されていないため、初期伸びの増大に起因してタイヤ耐久性の改善効果が得られなかった。また、比較例３では、癖付けされた最外層フィラメントの本数が少な過ぎるため、ゴム浸透性が不十分であり、タイヤ耐久性の改善効果が得られなかった。一方、比較例４では、癖付けされた最外層フィラメントの本数が多過ぎるため、初期伸びの増大に起因してタイヤ耐久性の改善効果が得られなかった。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ ベルト層
７ａ，７ｂ ベルト保護層
１０ スチールコード
１１ フィラメント（コア）
１２ コア
１３ フィラメント（中間層）
１４ 中間層
１５ フィラメント（最外層）
１５Ａ 癖付けされたフィラメント
１５Ｂ 癖付けされていないフィラメント
１６ 最外層

Claims (5)

1. Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有する３層構造のスチールコードにおいて、前記最外層のフィラメントのうちの２〜（Ｌ−２）本のフィラメントが癖付けされており、その癖付けされたフィラメントの全てが前記中間層の周囲で連続して並ぶように配置されていることを特徴とするスチールコード。
2. 前記コアのフィラメントの素線径Ｄｃと前記中間層のフィラメントの素線径Ｄｍと前記最外層のフィラメントの素線径Ｄｓが０．８≦Ｄｍ／Ｄｃ＜１．０かつＤｍ＝Ｄｓの関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
3. 複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、Ｎ本（Ｎ＝１〜３）のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１２〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有する３層構造のスチールコードが用いられており、前記最外層のフィラメントのうちの２〜（Ｌ−２）本のフィラメントが癖付けされており、その癖付けされたフィラメントの全てが前記中間層の周囲で連続して並ぶように配置されていることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記コアのフィラメントの素線径Ｄｃと前記中間層のフィラメントの素線径Ｄｍと前記最外層のフィラメントの素線径Ｄｓが０．８≦Ｄｍ／Ｄｃ＜１．０かつＤｍ＝Ｄｓの関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記補強層がベルト層であることを特徴とする請求項３又は４に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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