JP4114719B2 - ゴム補強用スチールコード及びこれをベルト層に用いた空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴム補強用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し、さらに詳しくは、巻き取り性及び耐フレアー性に優れたスチールコード、及び該スチールコードをベルト層に用いた乗心地性及び耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、空気入りラジアルタイヤ、特に乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいては、転がり抵抗の低減、乗心地性の向上、低価格化、等といった市場からの要請が強く、これを受けてタイヤ用コードとして用いるスチールコードの単純化への動きが加速している。
【０００３】
特に、タイヤのベルト層はトレッドゴムを介して直接路面と接触し、タイヤの運動特性を支配する重要な部材であるため、ベルト層に使用するスチールコードに関してこれまで数多くの提案がなされている。
【０００４】
このような状況の中で、ベルト層に用いるスチールコードの強度を高めて主としてタイヤの転動抵抗を低下させる試みとして、スチール単線を撚らずに複数本引き揃えたスチールコードが提案されている。しかしながら、かかるコードはスチール単線を撚り合わせていないために、ベルト部の耐久性が充分でなく、更にはタイヤの運動特性や乗心地性にも改善の余地を残している。
【０００５】
一般に、スチールコードは撚数を増やすと、強度は低下するが伸度が増加し耐疲労性が向上するという性質がある。この性質を利用して、上記提案の長所を活かしつつ短所を補完する試みとして、少ない撚りを施した所謂ロングピッチのスチールコードが出現するに至っている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１８９１４６号公報（第１〜４頁、図１〜４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの所謂ロングピッチのスチールコードは、コードの切断部においてコードの径がばらけて拡張する所謂フレアー現象が避けられず、これがスチールコードを取り扱う上での厄介な問題となっていた。また、スチールコードをリールに巻き付ける段階においてコードの素線間の一部に位相ずれが生じて、スチールコードの巻き付けすら困難にしていた。
【０００８】
また、かかるスチールコードをベルト層に適用した空気入りラジアルタイヤは、スチールコードの結束性が弱いために満足した乗心地性が得られず、加えて、ベルト層の圧縮特性が低下するために運動特性の弊害になると共に、ベルト耐久性を低下させる原因になっていた。更には、加硫段階においてばらけたコードの切断部が周辺の接着性の低いゴムと接触して接着不良を誘発する場合があり、これがベルト耐久性を阻害する一つの要因となっていた。
【０００９】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解消し、フレアー現象を発生することがなく、リールへの巻き取りを容易にしたゴム補強用スチールコード、及びこれをベルト層に用いた操縦安定性を阻害することなく乗心地性及び耐久性を向上させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のゴム補強用スチールコードは、線径０．１５〜０．５０ｍｍのスチール素線を撚りピッチ５０〜１５０ｍｍで撚り合わせた１×Ｎ（Ｎ＝３〜５）、１＋Ｎ（Ｎ＝２〜６）又は２＋Ｎ（Ｎ＝１〜７）構造からなるスチールコードの周囲に、前記撚りピッチの１／５〜１／２に相当する巻き付けピッチで少なくとも１本の熱可塑性有機繊維コードをラッピングし、熱処理セットによるホールド加工を施すことによりラッピング形状を保持するように形成したことを要旨とする。
【００１１】
このように、素線束がロングピッチに撚り合わされたスチールコードの周囲に、その撚りピッチの１／５〜１／２に相当するピッチで少なくとも１本の熱可塑性有機繊維コードをラッピングし、熱処理セットによるホールド加工を施すことによりラッピング形状を保持するように形成したので、スチールコードの結束性が高まり、スチールコードの切断部におけるフレアー現象の発生を防止すると共に、スチールコードをリールに巻き付ける段階でのコードの素線間に位相ずれが生じるのを防止してリールへの巻き取りを容易にする。
【００１２】
また、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、上記のように構成されたスチールコードをベルト層に用いたことを要旨とする。
【００１３】
これにより、ベルト層に用いるスチールコードの結束性を高めてタイヤの乗心地性を向上させると共に、ベルト層の圧縮特性を改善すると共にゴムとの接着阻害要因を除去してベルト耐久性を向上させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明のゴム補強用スチールコードの製造工程を説明するための概略図である。図１では１×３構造のロングピッチに撚られた素線束に熱可塑性有機繊維コードをラッピングし、熱処理セットによるホールド加工を施してラッピング形状を保持させ、その状態でスチールコードをリールに巻き付ける一連の工程を例示している。
【００１６】
線径０．１５〜０．５０ｍｍのスチール素線１は撚り線工程で撚りピッチが５０〜１５０ｍｍのスチールコード２となるように撚られ、次いて巻付け工程でスチールコード２の周囲に前記撚りピッチの１／５〜１／２に相当する巻き付けピッチで少なくとも１本の熱可塑性有機繊維コード３をラッピングする。続いてラッピングされたスチールコード２は熱処理（セット）工程で熱源４により１００〜２６０℃に加熱された後冷却されてホールド加工が施される。ホールド加工が施された最終のゴム補強用スチールコード５はラッピング形状を保持した状態でリール６に巻き付けられる。
【００１７】
これにより、ゴム補強用スチールコード５は熱可塑性有機繊維コード３の巻付け工程及び熱処理（セット）工程を経て最終的にラッピング形状を保持した状態に保たれているので、リール６に巻き付ける段階でのスチール素線１間には位相ずれが発生することなく巻き取り性を向上させると共に、コードの切断部におけるフレアー現象の発生がない。
【００１８】
ここで、熱可塑性有機繊維コード３はラッピングに先立って、ゴムとの接着を良くするために公知の手段により接着処理されている。また、熱処理（セット）工程における加熱温度は熱可塑性有機繊維コード３の材料により任意に設定され、冷却の手段は強制冷却であっても自然冷却であっても良い。
【００１９】
熱可塑性有機繊維コード３の巻き付けピッチがスチールコード２の撚りピッチの１／５未満ではスチールコード２の生産性が悪化することとなり、１／２超ではラッピング形状の保持が充分得られず巻き取り性及び耐フレアー性が低下することとなる。
【００２０】
熱可塑性有機繊維コード３は、通例は２本以上のフィラメントを撚り合わせたマルチフィラメントが使用されるが、１本の単線からなるモノフィラメントであっても良い。熱可塑性有機繊維コード３がモノフィラメントである場合のフィラメントの断面形状は特に限定されるものではないが、略円形状をなす他、扁平（楕円）形状又は表面に凹凸を有する略円形状にすることができる。
【００２１】
また、熱可塑性有機繊維コード３の太さは、ラッピング形状の保持及びコードの柔軟性維持の観点から、２２０〜２７５０ｄｔｅｘであることが好ましく、その材料としては、特に限定されるものではないが、汎用性がありかつ熱軟化性に優れたナイロン繊維又はポリエステル繊維が好ましく使用される。
【００２２】
図１にはスチールコード２が１×３構造である場合を例示したが、本発明のゴム補強用スチールコード５が対象にする１×Ｎ（Ｎ＝３〜５）、１＋Ｎ（Ｎ＝２〜６）又は２＋Ｎ（Ｎ＝１〜７）構造に撚り合わされたスチールコード２は、図１と同様の工程により、その周囲を熱可塑性有機繊維コード３によりラッピングされ、熱処理によるホールド加工が施されてラッピング形状を保持した状態のゴム補強用スチールコード５となる。
【００２３】
上記のようにして得られたゴム補強用スチールコード５は、タイヤを始めとする様々のゴム製品の補強用に使用することができ、特に空気入りラジアルタイヤのベルト層に好適である。
【００２４】
図２は本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示す半断面図である。空気入りラジアルタイヤ８は一対のビード部９間でトロイド状に延びるカーカス層１０を骨格として、クラウン部１１におけるカーカス層１０の外周に２層のベルト層１２が配置される。
【００２５】
ベルト層１２のうちの少なくとも１層には、上述した線径０．１５〜０．５０ｍｍのスチール素線を撚りピッチ５０〜１５０ｍｍで１×Ｎ（Ｎ＝３〜５）、１＋Ｎ（Ｎ＝２〜６）又は２＋Ｎ（Ｎ＝１〜７）構造に撚り合わされたスチールコード２の周囲に、前記撚りピッチの１／５〜１／２に相当する巻き付けピッチで少なくとも１本の熱可塑性有機繊維コード３をラッピングし、熱処理セットによるホールド加工を施すことによりラッピング形状を保持させた状態のスチールコード５にゴムを被覆したベルト層１２が適用される。
【００２６】
ベルト層１２の構成部材として上述した結束性を高めたゴム補強用スチールコード５を使用することにより、タイヤの乗心地性を向上させると共に、ベルト層の圧縮特性を改善すると共にゴムとの接着阻害要因を除去してベルト耐久性を向上させる。
【００２７】
【実施例】
実施例１〜４、比較例１〜５
本発明のゴム補強用スチールコードが巻き取り性及び耐フレアー性に及ぼす影響を調べるために、スチールコードを構成する素線束の構造（素線数、線径）を共通にして、素線束の撚りピッチを１００ｍｍとしてその周囲をラッピングしなかった従来スチールコード（従来例）と、素線束の撚りピッチを１００ｍｍとしてその周囲を表１に示すラッピングコードでラッピングした後、ラッピング後のホールド加工による熱処理の有無を表１に示す通りにした本発明スチールコード（実施例１〜４）及び比較スチールコード（比較例２〜５）と、素線束を撚らずにその周囲をナイロンコードでラッピングした比較スチールコード（比較例１）とを、作製した。
【００２８】
上記１０種類のスチールコードについて、以下の試験方法により巻き取り性及び耐フレアー性を調べた結果を表１に併せて記載した。
【００２９】
［巻き取り性評価試験方法］ 各スチールコードを直径１２０ｍｍの金属製ロールに数１０回周回させた際のスチールコードの外観形状を巻き付けを行う前の形状と比較し、フィラメントの位相ずれや形状の変化を目視により評価した。その結果をＡ（優れる）、Ｂ（良好）、Ｃ（劣る）の３段階に分けて表１に表示した。
【００３０】
［耐フレアー性評価試験方法］ 各スチールコードを用いて、同一打ち込み本数、同一ゲージからなるゴム複合体を作製し、これを切断機にて切断した際のコードのばらけ状態を評価した。その結果をＡ（優れる）、Ｂ（良好）、Ｃ（劣る）、Ｄ（全く劣る）の４段階に分けて表１に表示した。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１から判るように、本発明スチールコード（実施例１〜４）は従来スチールコード（従来例）に比して巻き取り性及び耐フレアー性が格段に優れる。一方、比較スチールコード（比較例１）は素線束を撚っていないので巻き取り性の評価を行っていないが、素線束を撚っていないために耐フレアー性が従来スチールコード（従来例）に比して僅かながらの改善が認められるものの、ホールド加工（熱処理）を施していないためにラッピング形状を保持できず本発明スチールコード（実施例１〜４）に比して耐フレアー性が劣る。
【００３３】
また、比較スチールコード（比較例２）はナイロンコードをラッピングしているがホールド加工（熱処理）を施していないためにラッピング形状を保持できず、従来スチールコード（従来例）に比して巻き取り性が同等で耐フレアー性は僅かながらの改善が認められるものの、本発明スチールコード（実施例１〜４）に比して巻き取り性及び耐フレアー性ともに劣る。
【００３４】
更に、比較スチールコード（比較例３）はナイロンコードの巻き付けピッチが素線束の撚りピッチに比して大き過ぎるためにラッピング形状の保持が充分得られず、従来スチールコード（従来例）に比して巻き取り性が同等で耐フレアー性が僅かながら改善が認められるものの、本発明スチールコード（実施例１〜４）に比して巻き取り性及び耐フレアー性ともに劣る。
【００３５】
また、比較スチールコード（比較例４）はラッピングコードとしてアラミド繊維を使用しているため、ホールド加工（熱処理）を施してはいるがアラミド繊維が軟化せずにスチールコードがラッピング形状を保持できなかったことから、従来スチールコード（従来例）に比して巻き取り性が同等で耐フレアー性が僅かながら改善が認められるものの、本発明スチールコード（実施例１〜４）に比して巻き取り性及び耐フレアー性ともに劣る。
【００３６】
一方、比較スチールコード（比較例５）はラッピングコードとしてスチール単線を使用したので、本発明スチールコード（実施例１）と同等に優れた巻き取り性及び耐フレアー性を示した。しかしながら、ラッピングコードがスチール単線であるため、素線束を構成する各スチール素線との間に生ずる摩擦により各スチール素線にフレッティングと称する局部的摩損が避けられず、これによりスチールコードの耐久性を低下させることから本発明のスチールコードとしての適格性がない。
【００３７】
上記により作製した１０種のスチールコードをそれぞれ図２に示す空気入りラジアルタイヤの２層のベルト層に用いて従来タイヤ（従来例）、本発明タイヤ（実施例１〜４）及び比較タイヤ（比較例１〜５）を作製した。
【００３８】
各タイヤについて、以下の試験方法により乗心地性、操縦安定性及びベルト耐久性を調べた結果を、表１における各スチールコードに対応させて表中に併せて記載した。なお、各タイヤはサイズを１８５／６５Ｒ１４とし、ベルト層におけるスチールコードを除く全ての仕様を同一とした。
【００３９】
［乗心地性評価試験方法］ 各タイヤをリムサイズ１４×５ １／２ＪＪのリムに取り付け、空気圧を２００ｋＰａにして１８００ｃｃの車両に装着し、テストコースにおいて熟練されたテストドライバーによるフィーリングテストを実施し、その結果を従来例を基準に比較して、◎（非常に優れる）、○（優れる）、同等、△（劣る）、×（非常に劣る）の５段階に分けて表１に表示した。
【００４０】
［操縦安定性評価試験方法］ 各タイヤを上記［乗心地性評価試験方法］と同様にして１８００ｃｃの車両に装着し、テストコースにおいて熟練されたテストドライバーによるフィーリングテストを実施し、その結果を従来例を基準に比較して、◎（非常に優れる）、○（優れる）、同等、△（劣る）、×（非常に劣る）の５段階に分けて表１に表示した。
【００４１】
［ベルト耐久性評価試験方法］ 各タイヤを空気圧１７０ｋＰａで１４×５ １／２ＪＪのリムにリム組みし、７０℃×９８％ＲＨ（相対湿度）の雰囲気中に３０日間放置することにより湿潤させた後、直径１７０７ｍｍのドラム上をスリップ角０±５°、ＪＡＴＭＡで規定された空気圧条件に対応する荷重の７３±４７％の変動荷重条件下で、荷重とスリップ角を０．０６７Ｈｚの短形波で変動させて３００ｋｍ走行させた。走行後に各タイヤを切開し、ベルト部におけるワイヤ折れの有無を調べて評価した。その結果を従来例を基準に比較して、◎（非常に優れる）、○（優れる）、同等、△（劣る）、×（非常に劣る）の５段階に分けて表１に表示した。
【００４２】
表１から判るように、本発明タイヤ（実施例１〜４）は従来タイヤ（従来例）に比して操縦安定性は同等であるが、乗心地性及びベルト耐久性に優れる。一方、比較タイヤ（比較例１）は従来タイヤ（従来例）に比して乗心地性、操縦安定性及びベルト耐久性の全ての面で劣る。
【００４３】
また、比較タイヤ（比較例２〜４）は従来タイヤ（従来例）に比して乗心地性は優れているが、操縦安定性及びベルト耐久性が同等であるため本発明タイヤから除外される。
【００４４】
更に、比較タイヤ（比較例５）は従来タイヤ（従来例）に比して乗心地性は優れているが、操縦安定性が同等であり、ベルト耐久性が劣る。
【００４５】
【発明の効果】
上述したように、本発明のゴム補強用スチールコードは、スチール素線を撚りピッチ５０〜１５０ｍｍで撚り合わせ、その周囲を前記撚りピッチの１／５〜１／２に相当する巻き付けピッチで熱可塑性有機繊維コードをラッピングし、ホールド加工（熱処理）を施すことによりラッピング形状を保持するように形成したので、コードの切断部におけるフレアー現象の発生を防止して耐フレアー性を向上させ、更には、スチールコードをリールに巻き付ける段階でコードの素線間に位相ずれを生じさせることがなく巻き取り性を向上させる効果がある。
【００４６】
また、本発明の空気入りラジアルタイヤは、上記のように構成された結束性の高いスチールコードをベルト層に用いたので、タイヤの操縦安定性を阻害することなく、タイヤの乗心地性を向上させると共にベルト部の耐久性を向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスチールコードの製造工程を説明するための概略図である。
【図２】本発明の空気入りラジアルタイヤの一例を示す半断面図である。
【符号の説明】
１ スチール素線
２ スチールコード
３ 熱可塑性有機繊維コード
４ 熱源
５ ゴム補強用スチールコード
６ リール
８ 空気入りラジアルタイヤ
９ ビード部
１０ カーカス層
１１ クラウン部
１２ ベルト層

Claims (5)

1. 線径０．１５〜０．５０ｍｍのスチール素線を撚りピッチ５０〜１５０ｍｍで撚り合わせた１×Ｎ（Ｎ＝３〜５）、１＋Ｎ（Ｎ＝２〜６）又は２＋Ｎ（Ｎ＝１〜７）構造からなるスチールコードの周囲に、前記撚りピッチの１／５〜１／２に相当する巻き付けピッチで少なくとも１本の熱可塑性有機繊維コードをラッピングし、熱処理セットによるホールド加工を施すことによりラッピング形状を保持するように形成したゴム補強用スチールコード。
2. 前記熱可塑性有機繊維コードが、マルチフィラメント又はモノフィラメントである請求項１に記載のゴム補強用スチールコード。
3. 前記熱可塑性有機繊維コードの太さが、２２０〜２７５０ｄｔｅｘである請求項１又は２に記載のゴム補強用スチールコード。
4. 前記熱可塑性有機繊維コードが、ナイロン繊維コード又はポリエステル繊維コードである請求項１、２又は３に記載のゴム補強用スチールコード。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のゴム補強用スチールコードをベルト層に用いた空気入りラジアルタイヤ。

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