JP4334087B2 - 金属コードおよび該金属コードを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りタイヤのベルト層に用いられる金属コードおよびその金属コードを用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤ、特に乗用車ラジアルタイヤは、転動抵抗の低減、耐久性の向上、製造コストの低減さらに乗心地の改善等が重要な課題である。
【０００３】
そして、これらの性能の改善にベルト層の特性、特にベルト層の埋設コードの特性およびベルト層の剛性が与える影響は大きい。
【０００４】
そこで、たとえば実開昭６３−１９４０４明細書には、ベルト層にはコードではなくスチールの素線材を使用することによって、タイヤの転動抵抗を小さくすることが提案されている。しかしこのようなタイヤは、急旋回を繰返した場合、スチール素線材に折れが発生するという問題があった。
【０００５】
一方ベルト層の剛性は、タイヤ走行時のベルト層の変形を支配し、タイヤの基本性能および耐久性能を左右する。特に転動抵抗、高速走行性能やコーナリング性能に影響を与えるとともに、タイヤ走行中の負荷入力によるベルト層端部のプライ間の亀裂から生じるベルト端剥離にも影響を与える。そこで、所定のベルト剛性を確保することが必要となる。また、ベルト端剥離は、タイヤ走行時のベルト層の繰返し変形、特にコーナリング時のベルト層の変形により、ベルト端部に応力集中が生じ、ゴムに亀裂が生じ、それが成長して発生するものである。したがって、タイヤの耐久性を確保するために、耐ベルト端剥離性は重要となる。
【０００６】
かかる問題を解決するため、たとえば特開平１０−２９２２７６、特開平１０−２９２２７５は、無撚りの金属コードを用いている。これは無撚りで、コードとして保形されていないため、タイヤの成形工程でコード素線材が相互にばらけてしまい、工程上いろいろと問題が生じる。
【０００７】
また特開平１１−２１７７６には、無撚りのコードをラッピングワイヤによって結束する例が開示されている。しかし、ラッピングワイヤにより複数本のスチール素線を束ねて保形しているので、ラッピングワイヤによりスチール素線が局部的に擦損されて耐久性低下の一因となっている。コードを緩く束ねると保形性能が低下するなど、その擦損の防止には限界がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、タイヤ製造工程において作業を複雑化することなく成形でき、しかも転動抵抗性が改善され、かつ耐久性に優れたタイヤのベルト層用の金属コード、さらに該金属コードを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、断面が略円形の複数本の金属素線を撚り合わせることなく引き揃えた束を、融点が５０℃〜２００℃の高分子材料の結束材で保形したことを特徴とするタイヤベルト層用の金属コードである。
【００１０】
また他の発明は、１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部を少なくとも２つのプライよりなるベルト層で補強した空気入りタイヤであって、該ベルト層の少なくとも１つのプライは、断面が略円形の複数本の金属素線を撚り合わせることなく引き揃えた束を、融点が５０℃〜２００℃の高分子材料の結束材で保形した金属コードをゴムに埋設してなることを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の金属コードの一実施例の概略図である。金属コード１は金属素線、たとえばスチール素線２を複数本、たとえば２〜１５本、好ましく２〜１０本（図１では３本）撚り合わせることなく束ねて、高分子材料の結束材３で保形している。そしてスチール素線２はストレート形状、波形状またはスパイラル状等に形成される。ここで各素線はすべて同一ピッチの波形状またはスパイラル状に形成することもできるが異なるピッチ位相、すなわちスチール素線の波形状やスパイラル形状を異なる形状、異なるピッチ位相のものを必要に応じて任意に組合せることができる。この場合スチール素線相互間に一定の空隙が形成されるため、ベルト層のコードとして埋設した場合、ゴムの浸透が一層改善され、ゴムと金属コードとの接着力が強化される。
【００１２】
次に、金属コードを構成するスチール素線の断面形状は略円形、すなわち円形、楕円形、長円形等のものを使用することができる。そして、金属素線の線径は０．１５〜０．４０ｍｍのものが好適である。ここで、断面が楕円形、長円形のスチール素線に関しては長径と短径の平均が０．１５〜０．４０ｍｍの範囲である。上記線径の範囲とすることにより、ベルト層に適度の剛性を付与し、転動抵抗の低減とともにベルト層端部の剥離を軽減することができる。なお、スチール素線の線径は、上記範囲内で異なるものを複数組合せて使用することも可能である。
【００１３】
次に、金属コードは複数のスチール素線を揃えることなく束ねた後、高分子材料の結束材で保形される。ここで、高分子材料の結束材は、融点が５０℃〜２００℃の、好ましく熱可塑性樹脂、たとえば低密度ポリエチレン（融点１０２〜１１２℃）、中密度ポリエチレン（融点１１０〜１２０℃）、ポリプロピレン（融点約１６５℃）が使用できる。タイヤは成形後、加硫金型で１５０℃〜２００℃の温度条件下におかれる。したがって、前記高分子材料の結束材はタイヤ成形工程においては、スチール素線が相互にばらけないように保形する。一方加硫条件下では融解し、スチール素線が相互に拘束から開放され、スチール素線の間隙にゴムが浸透しやすくなる。そして結束材の高分子材料は加硫工程で周囲のゴムに拡散する。したがって結束材の融点が２００℃を超えると加硫条件下においても結束材が融解せず十分にゴムが金属コードに浸透せず所期の効果は期待できない。高分子材料の結束材３の融点が５０℃未満の場合、タイヤ製造工程の少しの昇温によっても、結束材３が流動し、保形機能を果たし得ない。結束材３の融点は好ましくは１００℃〜２００℃である。
【００１４】
ここで結束材は、上記高分子材料を、幅５〜２０ｍｍのテープ状としたもの、ひも状のもの、繊維状のもの、あるいは繊維状材料を複数本撚り合わせてコードとしたもののほか、各種の形状のものが使用できる。
【００１５】
次に、結束材３で複数のスチール素線を保形するには図１のごとく束ねた複数のスチール素線を長手方向にスパイラル状に巻回して結束する方法があるが、長手方向に部分的に結束することもできる。
【００１６】
次に、図２に本発明の他の実施例を示す。
図において金属コード１１は金属素線たとえばスチール素線１２のストレート状のものを５本引き揃え、これを撚ることなく束ねている。そしてスチール素線１２の長手方向の所定間隔をおいて結束材３で保形されている。
【００１７】
ここでスチール素線の断面形状、線径は前述の範囲のものが使用され、さらに異径のスチール素線の組合せ、あるいはストレート形状のスチール素線とスパイラル状、波状のスチール素線を組合せることができ、この場合、ゴムのコードへの浸透は一層改善される。
【００１８】
次に本発明の金属コードはベルト層に埋設して空気入りタイヤを製造することができる。
【００１９】
図３は、本発明の空気入りタイヤの断面の右半分を示す。図において、空気入りタイヤ４は１対のビード部５間でトロイド状に延びるカーカス６を骨格とし、該カーカスのクラウン部を少なくとも２つのプライよりなるベルト層７で補強し、さらに、ベルト層７のタイヤ径方向外側にトレッド部８に配置している。そしてベルト層の少なくとも１つのプライは、前述の金属コードで構成される。金属コードは好ましくは２〜１５本の金属素線で構成されるが、乗用車ラジアルタイヤのベルト層には通常２〜６本が好適である。金属コードを１本の金属素線で構成して、ベルト層の所定の剛性を得るにはプライ内での金属コードのエンド数を増加しなければならないため、金属コードの間隔が狭くなり、ベルト層の両端において、金属コード端末を起点としたゴム剥離が生じやすくなる。そして、これが金属コードの隣接相互間で伝播して、ベルト層の両端でのプライ剥離を誘発する原因となりやすい。
【００２０】
一方、金属素線が１５本を超えると、ベルト層の剛性が高くなりすぎて、乗用車用ラジアルタイヤの乗心地性が不利となる。２〜６本の金属素線を上記乗用車用タイヤに用いる場合、ベルト層中の金属コードのエンド数は５０ｍｍ幅あたり１０〜５０本、好ましくは２０〜４０本である。
【００２１】
なお、金属コードをゴムに埋設するにはトッピング工程を経ることになるが、この工程では、５０℃〜１２０℃のゴムが金属コードに被覆される。この際、前記結束材が融解してもよく、金属コードを構成する金属素線の空隙にゴムは容易に浸透していく。そして、このようにして得られたベルト層のプライは、その後の作業工程においても金属素線が、ばらけるといった問題は生じない。
【００２２】
このプライを用いてベルト層を構成するには、少なくとも１枚のプライは上述の本発明の金属コードで構成したものを用いる。そして金属コードは乗用車用タイヤの場合、タイヤ周方向に１０〜３０°の角度で相互に反対方向に交差するように配置する。一方トラック、バス用タイヤの場合は通常４プライをコード角度５〜５０°の範囲で配置される。
【００２３】
【実施例】
スチール素線で種々のスチールコードを作製し、表１に示す仕様で図３の構造でサイズ１６５／７０ＳＲ１３の乗用車用ラジアルタイヤ、さらにサイズ１１Ｒ２２．５のトラック、バス用タイヤを試作した。そのタイヤの性能評価を以下の方法で行ない、その結果を併せて表１に示している。
【００２４】
（１） ゴム浸透度
試供スチールコードを用いたベルト層を備えるタイヤからスチールコードをトッピングゴムが付着した状態で取出す。このゴム付きコードの表面からできる限りゴムを除去した後、断面からナイフを入れて５〜６本の素線のうち、隣り合う２本の素線を除去し、除去された２本の素線と残りの素線の束との間に形成されている空隙にゴムが完全に充填されている部分の長さを約１０ｃｍにわたり測定し、ゴムが充填されている部分の長さの全長に対する比率をもってゴムの浸透度とする。上記測定を１０本のコードについて行ない、平均値をもってそのコードの測定値とする。
【００２５】
（２） 転動抵抗
ＳＡＥ Ｊ １２６９に準拠して測定し、従来例の転動抵抗値を１００としたときの指数で表示した。指数は小さいほど転動抵抗が小さいことを示している。
【００２６】
（３） 耐久性
タイヤを所定のリムに組み、所定内圧を充填後、車に装着した後、直径１４ｍの円を２つ合わせた８の字コースを５００回繰返して旋回後、タイヤを解体してベルトコードの切断個所を数え、従来例を１００とする指数で表示している。指数は小さい方が切断個所が少なくて良好である。
【００２７】
（４） 経済性
スチールコードの素線の撚り合わせていないものはスチールコードの撚り工程を省略できるので、経済性が良いとし、一方撚り合わせるものを経済性が悪いとした。
【００２８】
（５） 作業性
タイヤの成形工程中、スチールコードの素線が相互にばらけることなく作業のできる場合良いとし、一方スチールコードの素線が相互にばらけた場合は悪いとした。
【００２９】
表１から本発明の金属コードはゴムの浸透性に優れ、しかもこれを用いたタイヤは、いずれも転動抵抗、耐久性、作業性、および経済性に優れていることがわかる。
【００３０】
【表１】

【００３１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３２】
【発明の効果】
上述のごとく、本発明では金属素線の複数本を撚り合わせることなく束ね、かつトッピング工程または加硫工程で融解し得る結束材で保形して金属コードを構成し、これをベルト層に用いたため、金属コードのゴムの浸透が改善され、タイヤの転動抵抗、耐久性等の特性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例の金属コードの概略図である。
【図２】 本発明の他の実施例の金属コードの概略図である。
【図３】 本発明の空気入りタイヤの断面図の右半分である。
【符号の説明】
１，１１ 金属コード、２，１２ 金属素線、３，１３ 結束材、４ 空気入りタイヤ、５ ビード部、６ カーカス、７ ベルト層、８ トレッド部。

Claims (2)

1. 断面が略円形の複数本の金属素線を撚り合わせることなく引き揃えた束を、低密度ポリエチレン、または中密度ポリエチレンからなる結束材で保形したことを特徴とするタイヤベルト層用の金属コード。
2. １対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、該カーカスのクラウン部を少なくとも２つのプライよりなるベルト層で補強した空気入りタイヤであって、該ベルト層の少なくとも１つのプライは、断面が略円形の複数本の金属素線を撚り合わせることなく引き揃えた束を、低密度ポリエチレン、または中密度ポリエチレンからなる結束材で保形した金属コードをゴムに埋設し、前記結束材は加硫条件下では融解し、前記金属素線が相互に拘束から開放され、金属素線の間隙にゴムが浸透してなることを特徴とする空気入りタイヤ。

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