JP3709551B2 - Steel cord for reinforcing rubber articles and pneumatic tires - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴム物品補強用スチールコードおよび該ゴム物品補強用スチールコードを補強材として用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設車両用タイヤのカーカスプライおよびベルトプライの補強やコンベアベルトの補強に使用されるスチールコードは、高い強力が必要とされ、複数本のスチールフィラメントを撚り合わせたストランドを更に撚り合わせた複撚り構造のスチールコードが広く使用されている。かかる従来の複撚り構造のスチールコードでは、素線（フィラメント）は全て略同等の抗張力を持つものが使用されている。
【０００３】
一方、タイヤ重量の軽減、低燃費化および輸送費の抑制を達成するため、スチールコードの断面積を増大させることなくコード強力を増加させるために、材質（特に、炭素含量）や加工法（例えば、減面率）を変えてフィラメントの抗張力を高めてコード強力を高める工夫がなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにしてフィラメントの抗張力を高めてコード強力を高める従来の方法は、単撚り構造や通常の層撚り構造のスチールコードには有効であるが、層撚り構造のものをストランドとした直径の大きな複撚り構造のスチールコードには、フィラメントの抗張力の上昇の分だけコード強力が上昇しないという問題があった。
【０００５】
そこで本発明の目的は、かかる問題を解消し、強力の向上した複撚構造のスチールコード、および該スチールコードを補強材として用いた空気入りタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく直径の大きな複撚り構造のスチールコードにつき鋭意検討した結果、各ストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力を３０４０Ｎ／ｍｍ２以下とし、かつ該最外層シースフィラメントを除くすべての内側フィラメントの抗張力を３１４０Ｎ／ｍｍ２以上とすることにより、最外層シースフィラメント以外のすべての内側フィラメントの抗張力の上昇分をそのままコード強力の向上に反映させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、２層以上の層撚り構造を有する１本のコアストランドの周りに、２層以上の層撚り構造を有する５〜７本のシースストランドを配列し撚り合わせた複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、各ストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力が３０４０Ｎ／ｍｍ２以下で、かつ該最外層シースフィラメントを除くすべての内側フィラメントの抗張力が３１４０Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記ストランドを構成する最外層シースフィラメントの材質として炭素含有量が０．７８重量％以下あり、かつ該最外層シースフィラメントを除くすべての内側フィラメントの材質として炭素含有量が０．８０重量％以上であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、上記ゴム物品補強用スチールコードを補強材として用いた空気入りタイヤに関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、２層以上の層撚り構造を有する１本のコアストランドの周りに、２層以上の層撚り構造を有する５〜７本のシースストランドを配列し撚り合わせた１＋ｎ（ｎ＝５〜７）の複撚り構造が対象となる。
単撚り構造や通常の層撚り構造等の比較的直径の小さなスチールコードは、コード強力が個々のフィラメントの引張り強力、所謂抗張力で決まる。しかし、上述のようにストランドを１＋ｎ（ｎ＝５〜７）の複撚り構造としたスチールコードの場合は、コード強力が個々のフィラメントの引張り強力の他に、コード引張りによってコアストランドとシースストランドの最外層シースフィラメント同士が強く接触し、接触点で応力集中により該フィラメントが先行的に剪断破壊されて、個々のフィラメントの引張り強力の上昇の分だけコード強力が向上せず抑制されてしまう場合がある。特に、上記先行破断現象は、剪断破壊し易い抗張力の高いフィラメントについてよく現れ、殊に抗張力が３１４０Ｎ／ｍｍ２以上のフィラメントについてはコード構造にもよるが、もはやフィラメントの抗張力の上昇に見合うコード強力は全く得られず、むしろ低下してしまう現象され観られる。よって、本発明は、かかる現象が従来生じ得る上記複撚り構造のスチールコードを対象とするものである。
【００１１】
かかる複撚り構造のスチールコードの好適例として、３本のコアフィラメントと９本のシースフィラメントからなるストランド７本を撚り合わせさらにスパイラルフィラメント１本を巻き付けた７×（３＋９）＋１構造のスチールコード（図１）、および３本のコアフィラメントと９本の内層シースフィラメントと１５本の外層シースフィラメントからなるストランド７本を撚り合わせさらにスパイラルフィラメント１本を巻き付けた７×（３＋９＋１５）＋１（図２）等を挙げることができる。
【００１２】
図示する本発明のスチールコードでは、最外層のシースストランドの周りにラップフィラメントを螺旋巻きにして、コードの束を強化してあるが、ラップフィラメントを省略することも可能である。
【００１３】
本発明においては、上記複撚り構造のスチールコードにおいて、ストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力が３０４０Ｎ／ｍｍ２以下、好ましくは２５５０〜２９５０Ｎ／ｍｍ２で、かつ該最外層シースフィラメントを除くすべての内側フィラメントの抗張力が３１４０Ｎ／ｍｍ２以上、好ましくは３２００〜３９２０Ｎ／ｍｍ２である。ストランド最外層シースフィラメントの抗張力を３０４０Ｎ／ｍｍ２以下の通常の鋼材を用いることにより引張り時の剪断破壊を抑え、同時に、上記ストランド最外層シースフィラメント以外の内側フィラメントに炭素含有量を増加させる等の手段を用いて抗張力を３１４０Ｎ／ｍｍ２以上とすることにより、これら内層フィラメントの抗張力の上昇をそのままコード強力の向上に反映させることができる。
【００１４】
上記各フィラメントの抗張力は、ストランドを構成する最外層シースフィラメントの材質として炭素含有量を０．７８重量％以下とし、該最外層シースフィラメントを除くすべての内側フィラメントの材質として炭素含有量を０．８０重量％以上とすることにより得ることができる。
【００１５】
本発明においては、ストランドの構造がすべて同一である必要はないが、コードのユニフォーミティー、フィラメント同士の接触面積、製造コスト等の見地から、すべてのストランドの構造は同一であることが好ましい。また、コアストランドの撚り方向とシースストランドの撚り方向とは同一であることが好ましい。
【００１６】
本発明のゴム物品補強用スチールコードは、上述のように従来の複撚り構造のスチールコードに比べコード強力が向上しているために、例えば、従来の複撚り構造のスチールコードの代わりにこのコードを用い、該コードの複数本を互いに平行に引き揃えてゴムシートに埋設してなるプライをベルトまたはカーカスに適用した在来の建設車両用の空気入りラジアルタイヤは、重量の軽減、低燃費化および輸送費の抑制が可能となる。例えば、図３に示すサイズ３６．００Ｒ５１の如き大型のオフザロードラジアルタイヤのカーカスプライ８の補強材として好適に使用される。図中、７はビードコア、９は６層のベルト層からなるベルト、１０はトレッドである。このコードのカーカスプライへの打込み数は、１２．０本／５０ｍｍとする。なお、本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、カーカスプライ以外の構造および材質は慣行されているものを採用することができ、特に制限されるべきものではない。
【００１７】
【実施例】
次に本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。
下記の表１に示すコード構造、撚りピッチ、撚り方向に従う各種スチールコードを試作した。なお、表１に示すスチールコードうち、３本のコアフィラメントと９本のシースフィラメントからなるストランド７本を撚り合わせさらにスパイラルフィラメント１本を巻き付けた７×（３＋９）＋１構造のスチールコードを図１に、３本のコアフィラメントと９本の内層シースフィラメントと１５本の外層シースフィラメントからなるストランド７本を撚り合わせさらにスパイラルフィラメント１本を巻き付けた７×（３＋９＋１５）＋１を図２に夫々示す。図中、符号の１はコアストランドを、２はシースストランドを、３はストランドの最外層フィラメントを、４はスパイラルフィラメントを夫々示す。
【００１８】
これら試作スチールコードについて、ＪＩＳ Ｇ３５１０の「スチールタイヤコード試験法」に定める６．４項の「切断荷重」の測定法に基づきその強力を測定した。得られた結果を下記の表１に併記する。
【００１９】
【表１】

Figure 0003709551
【００２０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のゴム物品補強用スチールコードにおいては、ストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力を３０４０Ｎ／ｍｍ２以下とし、かつ該最外層シースフィラメントを除くすべてのフィラメントの抗張力を３１４０Ｎ／ｍｍ２以上としたことにより、コアストランドとシースストランドの最外層フィラメント同士の接触部の先行破断が抑制され、従来のゴム物品補強用スチールコードに比しコード強力が向上する。よって、該スチールコードを空気入りタイヤの補強材として用いることにより、重量の軽減、低燃費化および輸送費の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】７×（３＋９）＋１構造のスチールコードの断面図である。
【図２】７×（３＋９＋１５）＋１構造のスチールコードの断面図である。
【図３】本発明の一例空気入りタイヤの断面図である。
【符号の説明】
１ コアストランド
２ シースストランド
３ ストランドの最外層フィラメント
４ スパイラルフィラメント
７ コア
８ カーカスプライ
９ ベルト
１０ トレッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles and a pneumatic tire using the steel cord for reinforcing rubber articles as a reinforcing material.
[0002]
[Prior art]
Steel cords used to reinforce carcass plies and belt plies of construction vehicle tires and conveyor belts require high strength, and a double twist structure in which strands made by twisting multiple steel filaments are further twisted Steel cords are widely used. In such a conventional steel cord having a double twist structure, all strands (filaments) having substantially the same tensile strength are used.
[0003]
On the other hand, in order to reduce tire weight, reduce fuel consumption, and reduce transportation costs, in order to increase the strength of the cord without increasing the cross-sectional area of the steel cord, the material (particularly the carbon content) and the processing method (for example, , The area reduction ratio) is changed to increase the tensile strength of the filament to increase the cord strength.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional method of increasing the tensile strength of the filament and increasing the cord strength as described above is effective for a steel cord having a single twist structure or a normal layer twist structure, but having a diameter of a strand having a layer twist structure. The steel cord having a large double twist structure has a problem that the cord strength does not increase by the increase in the tensile strength of the filament.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to solve such problems and provide a steel cord having a double twist structure with improved strength and a pneumatic tire using the steel cord as a reinforcing material.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on a steel cord having a large-diameter double twist structure in order to solve the above problems, the present inventor has determined that the outermost layer sheath filament constituting each strand has a tensile strength of 3040 N / mm 2 or less and the outermost layer sheath. By setting the tensile strength of all inner filaments except the filament to 3140 N / mm 2 or more, it has been found that the increase in tensile strength of all inner filaments other than the outermost sheath filament can be reflected directly in the improvement in cord strength. The present invention has been completed.
[0007]
That is, in the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention, 5 to 7 sheath strands having two or more layer twist structures are arranged around one core strand having two or more layer twist structures. In a steel cord for reinforcing a rubber article having a twisted and twisted structure, the tensile strength of the outermost sheath filament constituting each strand is 3040 N / mm 2 or less, and the tensile strength of all inner filaments excluding the outermost sheath filament is 3140 N / Mm 2 or more.
[0008]
Moreover, the carbon content is 0.78 wt% or less as the material of the outermost sheath filament constituting the strand, and the carbon content is 0.80 wt% as the material of all the inner filaments excluding the outermost sheath filament. The above is preferable.
[0009]
The present invention also relates to a pneumatic tire using the steel cord for reinforcing rubber articles as a reinforcing material.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, 1 + n (n = 5 to 5) is formed by arranging and twisting 5 to 7 sheath strands having two or more layer twist structures around one core strand having two or more layer twist structures. The double twist structure of 7) is an object.
In a steel cord having a relatively small diameter such as a single twist structure or a normal layer twist structure, the cord strength is determined by the tensile strength of individual filaments, so-called tensile strength. However, in the case of a steel cord having a strand of 1 + n (n = 5 to 7) as described above, in addition to the tensile strength of the individual filaments, the cord strength is not limited to the core strand and the sheath strand. The outermost sheath filaments are in strong contact with each other, and the filaments are preliminarily sheared and broken due to stress concentration at the contact point, so that the cord strength is not improved and suppressed by the increase in the tensile strength of each filament. is there. In particular, the preceding breaking phenomenon appears frequently for filaments with high tensile strength that are easily sheared, especially for filaments with a tensile strength of 3140 N / mm 2 or higher, depending on the cord structure, but the cord strength that can no longer meet the increase in filament tensile strength. Can not be obtained at all, rather it is seen as a phenomenon that declines. Therefore, the present invention is directed to the steel cord having the above-mentioned double twist structure in which such a phenomenon can occur conventionally.
[0011]
As a preferred example of the steel cord having such a double twist structure, a steel cord having a structure of 7 × (3 + 9) +1 structure in which seven strands of three core filaments and nine sheath filaments are twisted and one spiral filament is wound ( FIG. 1), and 7 × (3 + 9 + 15) +1 (FIG. 2) in which seven strands of three core filaments, nine inner sheath filaments and fifteen outer sheath filaments are twisted and one spiral filament is wound. Etc.
[0012]
In the steel cord of the present invention shown in the drawing, the bundle of cords is reinforced by spirally winding the wrap filament around the outermost sheath strand, but the wrap filament can be omitted.
[0013]
In the present invention, in the steel cord having the above-mentioned double twist structure, the outermost layer sheath filament constituting the strand has a tensile strength of 3040 N / mm 2 or less, preferably 2550 to 2950 N / mm 2 and all except the outermost layer sheath filament. The inner filament has a tensile strength of 3140 N / mm 2 or more, preferably 3200 to 3920 N / mm 2 . By using a normal steel material having a tensile strength of the outermost strand sheath filament of 3040 N / mm 2 or less, shear fracture at the time of tension is suppressed, and at the same time, the carbon content of the inner filament other than the outermost strand sheath filament is increased. By using the means to set the tensile strength to 3140 N / mm 2 or more, the increase in the tensile strength of these inner layer filaments can be directly reflected in the improvement of the cord strength.
[0014]
The tensile strength of each filament is such that the carbon content is 0.78% by weight or less as the material of the outermost sheath filament constituting the strand, and the carbon content is 0.00 as the material of all the inner filaments excluding the outermost sheath filament. It can be obtained by setting it to 80% by weight or more.
[0015]
In the present invention, it is not necessary that the strand structures are all the same, but from the viewpoint of the cord uniformity, the contact area between the filaments, the manufacturing cost, etc., it is preferable that the structures of all the strands are the same. Moreover, it is preferable that the twist direction of a core strand and the twist direction of a sheath strand are the same.
[0016]
Since the steel cord for reinforcing rubber articles according to the present invention has improved cord strength as compared with a steel cord having a conventional double twist structure as described above, for example, this steel cord is used instead of a steel cord having a conventional double twist structure. The conventional pneumatic radial tire for construction vehicles, in which a ply formed by aligning a plurality of cords in parallel with each other and embedded in a rubber sheet is applied to a belt or carcass, reduces weight and reduces fuel consumption. In addition, transportation costs can be reduced. For example, it is suitably used as a reinforcing material for the carcass ply 8 of a large off-the-road radial tire of size 36.00R51 shown in FIG. In the figure, 7 is a bead core, 9 is a belt composed of 6 belt layers, and 10 is a tread. The number of driving of this cord into the carcass ply is 12.0 / 50 mm. In addition, in the pneumatic radial tire of the present invention, a conventional structure and material other than the carcass ply can be adopted and should not be particularly limited.
[0017]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples.
Various steel cords according to the cord structure, twist pitch, and twist direction shown in Table 1 below were made as trial products. Of the steel cords shown in Table 1, a 7 × (3 + 9) +1 structure steel cord in which seven strands composed of three core filaments and nine sheath filaments are twisted and one spiral filament is wound is shown in FIG. FIG. 2 shows 7 × (3 + 9 + 15) +1, in which seven strands composed of three core filaments, nine inner sheath filaments and fifteen outer sheath filaments are twisted and one spiral filament is wound. In the figure, reference numeral 1 denotes a core strand, 2 denotes a sheath strand, 3 denotes an outermost filament of the strand, and 4 denotes a spiral filament.
[0018]
The strength of these prototype steel cords was measured based on the “cutting load” measurement method of Section 6.4 defined in “Steel Tire Cord Test Method” of JIS G3510. The obtained results are also shown in Table 1 below.
[0019]
[Table 1]
Figure 0003709551
[0020]
【The invention's effect】
As described above, in the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention, the tensile strength of the outermost layer sheath filament constituting the strand is 3040 N / mm 2 or less, and the tensile strength of all the filaments excluding the outermost layer sheath filament. Is 3140 N / mm 2 or more, the preceding breakage of the contact portion between the outermost layer filaments of the core strand and the sheath strand is suppressed, and the cord strength is improved as compared with the conventional steel cord for reinforcing rubber articles. Therefore, by using the steel cord as a reinforcing material for a pneumatic tire, it is possible to reduce weight, reduce fuel consumption, and reduce transportation costs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a steel cord having a 7 × (3 + 9) +1 structure.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a steel cord having a 7 × (3 + 9 + 15) +1 structure.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an example pneumatic tire of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Core strand 2 Sheath strand 3 Strand outermost layer filament 4 Spiral filament 7 Core 8 Carcass ply 9 Belt 10 Tread

Claims (3)

２層以上の層撚り構造を有する１本のコアストランドの周りに、２層以上の層撚り構造を有する５〜７本のシースストランドを配列し撚り合わせた複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、各ストランドを構成する最外層シースフィラメントの抗張力が３０４０Ｎ／ｍｍ２以下で、かつ該最外層シースフィラメントを除くすべての内側フィラメントの抗張力が３１４０Ｎ／ｍｍ２以上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。Steel cord for reinforcing rubber articles having a double twist structure in which 5 to 7 sheath strands having two or more layer twist structures are arranged and twisted around one core strand having two or more layer twist structures In which the tensile strength of the outermost sheath filament constituting each strand is 3040 N / mm 2 or less, and the tensile strength of all inner filaments excluding the outermost sheath filament is 3140 N / mm 2 or more. Steel cord for reinforcement. 上記ストランドを構成する最外層シースフィラメントの材質として炭素含有量が０．７８重量％以下あり、かつ該最外層シースフィラメントを除くすべての内側フィラメントの材質として炭素含有量が０．８０重量％以上である請求項１記載のゴム物品補強用スチールコード。The material of the outermost layer sheath filament constituting the strand has a carbon content of 0.78% by weight or less, and the material of all the inner filaments excluding the outermost layer sheath filament has a carbon content of 0.80% by weight or more. The steel cord for reinforcing rubber articles according to claim 1. 請求項１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空気入りタイヤ。A pneumatic tire using the steel cord for reinforcing rubber articles according to claim 1 as a reinforcing material.
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