JP2020142677A

JP2020142677A - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP2020142677A
Application number: JP2019041346A
Authority: JP
Inventors: 寛志柿沢; Hiroshi Kakizawa
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2020-09-10

Abstract

【課題】スチールコードの生産性を低下させることなく、コード内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】ベルト層６ａ〜６ｄ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１１Ａと、該コア１１Ａの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと、該中間層１２Ａの周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１１〜１５）のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとを含むＮ＋Ｍ＋Ｌ構造を有し、最外層１３Ａに含まれるＸ本（Ｘ＝１〜５）のフィラメント１３ａの引張強度Ｔ1（ＭＰａ）がその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ1≧４０００−２０００Ｄｏの関係を満たし、最外層１３Ａに含まれる他のフィラメント１３ｂの引張強度Ｔ2（ＭＰａ）がその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ2≦３８００−２０００Ｄｏの関係を満たすスチールコード１０を用いる。【選択図】図２

Description

本発明は、Ｎ＋Ｍ＋Ｌ構造を有するスチールコードをベルト層に代表される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、スチールコードの生産性を低下させることなく、コード内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

トラック・バス用又は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、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＝１１〜１５）のフィラメントからなる最外層とを含むＮ＋Ｍ＋Ｌ構造を有するスチールコード（例えば、特許文献１〜３参照）が使用されている。

一般に、ベルト層に使用される汎用のスチールコードはタイトコードであり、コード内部へのゴム浸透率が低いため、コード内部に水分が滲み込むと、その水分がスチールコードの長手方向に沿って伝播し、広い範囲で錆が成長し、その結果として、空気入りラジアルタイヤの耐久性が低下するという問題がある。

これに対して、フィラメントの型付け率を異ならせることにより、フィラメント間に十分な隙間を形成し、ゴム浸透性を改善することができる。しかしながら、フィラメントの型付け率が異なるように選択的にプレフォーミングを行う場合、スチールコードの生産性が低下するという不都合がある。

特開平１１−１２４７８１号公報特開２００８−２９０５０２号公報特開２０１６−５５４４３号公報

本発明の目的は、スチールコードの生産性を低下させることなく、コード内部へのゴム浸透性を改善して耐久性を改善することを可能にし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＝１１〜１５）のフィラメントからなる最外層とを含むＮ＋Ｍ＋Ｌ構造を有し、前記最外層に含まれるＸ本（Ｘ＝１〜５）のフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ₁≧４０００−２０００Ｄｏの関係を満たし、前記最外層に含まれる他のフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００Ｄｏの関係を満たすスチールコードを用いたことを特徴とするものである。

本発明者は、Ｎ＋Ｍ＋Ｌ構造を有するスチールコードについて鋭意研究した結果、最外層に含まれるＸ本（Ｘ＝１〜５）のフィラメントの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、最外層に含まれる他のフィラメントの引張強度Ｔ₂を低くすることにより、最外層に含まれるフィラメントに対して撚り線に先駆けて一律のプレフォーミング加工を施した場合であっても、高い引張強度Ｔ₁を有するフィラメントは癖が付き難いことから、引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違に起因してフィラメントの型付け率が相違し、その結果、フィラメント間に隙間が形成されることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、補強層の補強コードとして、Ｎ＋Ｍ＋Ｌ構造を有するスチールコードを採用するにあたって、最外層に含まれる一部のフィラメントの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、最外層に含まれる他のフィラメントの引張強度Ｔ₂を低くすることにより、フィラメント間に隙間が形成されるので、コード内部へ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改善することができる。

しかも、フィラメントの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違を利用してフィラメント間に隙間を形成することが可能であるので、フィラメント毎に異なる度合いのプレフォーミング加工を行う必要はなく、スチールコードの生産性を低下させるという不都合を生じることもない。

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Ｄｏが、Ｄｃ＞Ｄｍ≧Ｄｏ、Ｄｍ／Ｄｃ≧０．８の関係を満足することが好ましい。このようにコアのフィラメントを太くすることにより、ゴム浸透性を更に改善することができ、また、スチールコードが座屈し難くなる。これにより、空気入りラジアルタイヤの耐久性を更に改善向上することができる。

上記スチールコードにおいて、引張強度Ｔ₁は４２００ＭＰａ以下であることが好ましい。これにより、スチールコードの撚り線工程におけるフィラメントの破断を防止し、スチールコードの生産性の低下を回避することができる。

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、ベルト保護層、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。

本発明は、トラック・バス用又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Ｎ＋Ｍ＋Ｌ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。（ａ）〜（ｈ）は試験において使用された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Ｎ＋Ｍ＋Ｌ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Ｎ＋Ｍ＋Ｌ構造を有するスチールコードを示すものである。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１１Ａと、該コア１１Ａの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝６〜９）のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと、該中間層１２Ａの周囲に撚り合わされたＬ本（Ｌ＝１１〜１５）のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとを有している。コア１１Ａに含まれるＮ本のフィラメント１１、中間層１２Ａに含まれるＭ本のフィラメント１２及び最外層１３Ａに含まれるＬ本のフィラメント１３には撚り線に先駆けてスパイラル状の型付けが施されている。同一層内のフィラメント１１，１２，１３は同一の素線径及び同一の型付けピッチを有している。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１１Ａと９本のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと１５本のフィラメント１３からなる最外層１３Ａ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、１＋６＋１２構造や３＋８＋１３構造を挙げることができる。

最外層１３Ａに含まれるＬ本のフィラメント１３のうちＸ本（Ｘ＝１〜５）のフィラメント１３ａ（斜線付き）の引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）はその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ₁≧４０００−２０００Ｄｏの関係を満たし、最外層１３Ａに含まれる他のフィラメント１３ｂの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００Ｄｏの関係を満たしている。なお、フィラメント１３ｂの引張強度Ｔ₂と同様に、コア１１Ａに含まれるフィラメント１１の引張強度Ｔ₃はその素線径Ｄｃ（ｍｍ）に対してＴ₃≦３８００−２０００Ｄｃの関係を満たし、中間層１２Ａに含まれるフィラメント１２の引張強度Ｔ₄はその素線径Ｄｍ（ｍｍ）に対してＴ₄≦３８００−２０００Ｄｍの関係を満たすことが望ましい。これらフィラメント１１〜１３の引張強度は、スチールの炭素含有量や伸線加工度に基づいて適宜調整することが可能である。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、ベルト層６ａ〜６ｄの補強コードとして、Ｎ＋Ｍ＋Ｌ構造を有するスチールコード１０を採用するにあたって、最外層１３Ａに含まれる一部のフィラメント１３ａの引張強度Ｔ₁を選択的に高くし、最外層１３Ａに含まれる他のフィラメント１３ｂの引張強度Ｔ₂を低くしているので、フィラメント１３ａ，１３ｂに対して撚り線に先駆けて一律のプレフォーミング加工を施した場合であっても、高い引張強度Ｔ₁を有するフィラメント１３ａは癖が付き難いことから、引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違に起因してフィラメント１３ａ，１３ｂの型付け率が相違し、最外層１３Ａのフィラメント１３間に隙間が形成される。これにより、スチールコード１０の内部へ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改善することができる。

しかも、フィラメント１３ａ，１３ｂの引張強度Ｔ₁，Ｔ₂の相違を利用して最外層１３Ａのフィラメント１３間に隙間を形成することが可能であるので、フィラメント１３ａ，１３ｂに対して異なる度合いのプレフォーミング加工を行う必要はなく、スチールコード１０の生産性を低下させることもない。

ここで、最外層１３Ａに含まれるＸ本（Ｘ＝１〜５）のフィラメント１３ａの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ₁≧４０００−２０００Ｄｏの関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₁が４０００−２０００Ｄｏ（ＭＰａ）よりも小さいと、スチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善する効果が不十分になる。引張強度Ｔ₁は４２００ＭＰａ以下であることが望ましい。これにより、スチールコード１０の撚り線工程におけるフィラメント１３ａの破断を防止し、スチールコード１０の生産性の低下を回避することができる。一方、最外層１３Ａに含まれる他のフィラメント１３ｂの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）はその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００Ｄｏの関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔ₂が３８００−２０００Ｄｏ（ＭＰａ）よりも大きいとスチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善する効果が不十分になる。引張強度Ｔ₂はスチールコード１０の補強性能を確保するために２０００ＭＰａ以上であることが望ましい。

また、引張強度Ｔ₁を有するフィラメント１３ａの本数はＸ本（Ｘ＝１〜５）とする必要があるが、Ｘ＞５であると、ゴム浸透性の改善効果が低下すると共に、スチールコード１０の端末においてシースフィラメント１２ａが跳ね上がり、端末バラケが生じ易くなる。特に、１≦Ｘ≦Ｌ／３の関係を満足することが望ましい。また、Ｘ≧２である場合、引張強度Ｔ₁を有するフィラメント１３ａの相互間には引張強度Ｔ₂を有する２本以上のフィラメント１３ｂが介在することが好ましい。引張強度Ｔ₁を有するフィラメント１３ａを複数本とすることでゴム浸透性を高めることができるものの、引張強度Ｔ₁を有するフィラメント１３ａが互いに近接していると、スチールコード１０の端末においてシースフィラメント１２ａの跳ね上がりが生じ易くなり、端末バラケが生じ易くなる。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、コア１１Ａのフィラメント１１の素線径Ｄｃと中間層１２Ａのフィラメント１２の素線径Ｄｍと最外層１３Ａのフィラメント１３の素線径Ｄｏは、Ｄｃ＞Ｄｍ≧Ｄｏ、Ｄｍ／Ｄｃ≧０．８の関係を満足すると良い。このようにコア１１Ａのフィラメント１１を太くすることにより、ゴム浸透性を更に改善することができる。また、コア１１Ａのフィラメント１１を太くした場合、スチールコード１０が座屈し難くなる。これにより、空気入りラジアルタイヤの耐久性を更に改善向上することができる。ここで、Ｄｍ／Ｄｃ＜０．８であると、最外層１３Ａのフィラメント１３が適正な位置に配置されないため耐久性の改善効果が低下する。フィラメント１１〜１３の素線径Ｄｃ，Ｄｍ，Ｄｏは、特に限定されるものではないが、ベルト層６ａ〜６ｄの補強コードとして好適な補強効果を得るために、０．１５ｍｍ〜０．４０ｍｍの範囲から適宜選択することができる。フィラメント１１〜１３の素線径Ｄｃ，Ｄｍ，Ｄｏが太過ぎると、耐疲労性が悪化することになる。

タイヤサイズ１８００Ｒ３３で、５層のベルト層を備えた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だけを異ならせた従来例、比較例１〜４及び実施例１〜８のタイヤを製作した。

即ち、従来例、比較例１〜４及び実施例１〜８において、ベルト層の補強コードとして、３＋９＋１５構造又は１＋６＋１２構造を有するスチールコードを使用した。従来例１ではスチールコードを標準フィラメントで構成する一方で、比較例１〜３及び実施例１〜８では標準フィラメントの少なくとも一部を高強力フィラメントに置き換え、比較例４では標準フィラメントの少なくとも一部を低強力フィラメントに置き換えた。コード打ち込み密度、各フィラメントの素線径Ｄｃ，Ｄｍ，Ｄｏ、素線径の比Ｄｍ／Ｄｃ、高強力フィラメントの本数、各フィラメントの引張強度、高強力フィラメントの配置［図３（ａ）〜（ｈ）］は、表１及び表２のように設定した。図３（ａ）〜（ｈ）において、斜線付きのフィラメントが高強力フィラメントである。但し、比較例４では、図３（ｂ）において高強力フィラメントの位置に低強力フィラメントを配置した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、ゴム浸透性及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

ゴム浸透性：
各試験タイヤにおいてカーカス層側から数えて３番目のベルト層から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のゴムを除去した後、最外層からフィラメントを１本除去し、コード内のゴム浸透率を目視にて測定した。また、最外層のフィラメントを全て除去し、中間層の外側のゴムを除去した後、中間層からフィラメントを１本除去し、コード内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、コアの外側のゴムを除去した後、コアからフィラメントを１本除去し、コード内のゴム浸透率を目視にて測定した。タイヤ周上の８箇所にて同様の測定を実施し、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のＯＲ試験用リムに組み付けて、ドラム外周面に高さ２００ｍｍのクリートが設置されたドラム試験機に装着し、空気圧７００ｋＰａ、初期荷重１８３ｋＮ、速度１０ｋｍ／ｈの条件にて走行試験を開始し、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距離を計測した。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、故障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及び表２から明らかなように、実施例１〜８のタイヤは、従来例との対比において、ベルト層を構成するスチールコードの内部へのゴム浸透性が改善された結果、耐久性を改善することができた。特に、実施例５では、コアのフィラメントの増径により素線径の比Ｄｍ／Ｄｃが適正化されているため、ゴム浸透性が改善され、耐久性の改善効果が顕著であった。一方、実施例６では、素線径の比Ｄｍ／Ｄｃが小さいため、耐久性の改善効果が低下する傾向が見られた。実施例７では、素線径の比Ｄｍ／Ｄｃが大きいため、耐久性の改善効果が低下する傾向が見られた。実施例８では、最外層に配置された高強力フィラメントの引張強度が高いためスチールコードの生産性が低下する傾向が見られた。

これに対して、比較例１のタイヤは、最外層に６本の高強力フィラメントを配置した結果、スチールコードの端末バラケが生じ易くなっており、タイヤ耐久性の改善効果が損なわれていた。比較例２のタイヤは、コアのフィラメントを高強力フィラメントとしたため、ゴム浸透性の改善効果が得られなかった。比較例３のタイヤは、中間層のフィラメントを高強力フィラメントとしたため、ゴム浸透性の改善効果が得られなかった。比較例４のタイヤは、最外層に低強力フィラメントを配置したため、低強力フィラメントの浮きが発生し、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〜６ｄベルト層
７ａ，７ｂベルト保護層
１０スチールコード
１１コアのフィラメント
１１Ａコア
１２中間層のフィラメント
１２Ａ中間層
１３最外層のフィラメント
１３Ａ最外層

Claims

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＝１１〜１５）のフィラメントからなる最外層とを含むＮ＋Ｍ＋Ｌ構造を有し、前記最外層に含まれるＸ本（Ｘ＝１〜５）のフィラメントの引張強度Ｔ₁（ＭＰａ）がその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ₁≧４０００−２０００Ｄｏの関係を満たし、前記最外層に含まれる他のフィラメントの引張強度Ｔ₂（ＭＰａ）がその素線径Ｄｏ（ｍｍ）に対してＴ₂≦３８００−２０００Ｄｏの関係を満たすスチールコードを用いたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
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Ｄｏが、Ｄｃ＞Ｄｍ≧Ｄｏ、Ｄｍ／Ｄｃ≧０．８の関係を満足することを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
前記引張強度Ｔ₁が４２００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。