JP4365638B2 - タイヤ用の束撚り金属コード、及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、コード内へのゴム浸透性を高めつつ、寸法安定性を向上させたタイヤ用の束撚り金属コード、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

自動車用の空気入りタイヤでは、カーカス、ベルト層、ビード補強層等の種々のタイヤ補強部材のコードとして金属コードを使用する場合が多い。そして、この金属コードに要求される条件としては、機械的強度に優れていること、ゴム材との接着が良好であること、及び金属コード内部へのゴム浸入性に優れていることなどが挙げられる。

他方、金属コードとしては、多数本の金属素線を同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせた束撚り構造、並びに、コアの外側にコアとは撚り方向及び／又は撚りピッチを違えたシースを順次形成した層撚り構造のものが広く知られている。

このうち、束撚り構造のものは、層撚り構造のものに比ベて軽量さやしなやかさに優れ、かつコード径がコンパクトでり、しかも撚り工程数が少ないため生産性や生産コストにも有利であるという利点を有する。しかしその反面、束撚り構造のものは、金属素線が密着しているためゴム浸透性に劣り、コ一ド内にゴムが浸透えない中空スペースが生じ易いなど、ゴムとの接着性および耐腐食性を損ねるという問題がある。

そこで、このゴム浸透性を改善するため、金属素線のうちの何本かを型付きフィラメントとすることが提案されているが、これらは初期伸度が大きく、寸法安定性の低下を招くという問題がある。

本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、束撚り構造の有する利点を確保しながら、コード内へのゴム浸透性を高め、かつ寸法安定性を向上させたタイヤ用の束撚り金属コード、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的としている。
特開平９−２７９４９３号公報 特開平１０−２８０２８９号公報 特開平１１−２００２６３号公報 特開２００３−２０５８０号公報

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、タイヤ用の束撚り金属コードであって、同一直径のｎ本（ｎ＝９〜１２）の金属素線を同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせた束撚り金属コードであって、
中心領域に位置する２本又は３本の内の金属素線は、コードの略全長さに亘って該中心領域内に位置するコードコア部を形成し、
かつ他の金属素線は、前記コードコア部の周囲に配されて又は前記周囲と中心領域との間で順次入れ替わって前記コードコア部周囲のコード外側部を形成することを特徴とする。

また請求項１の発明は、前記内の金属素線が、撚り合わせ前の状態において、型付けされない非型付け素線からなり、
かつ前記他の金属素線は、撚り合わせ前の状態で、波の山部と谷部とを繰り返す２次元に型付けされた少なくとも１本の型付け素線を含むことを特徴としている。

しかも請求項１の発明は、前記内の金属素線に作用させるバックテンションＴｃを、他の金属素線に作用させるバックテンションＴｏの１．２〜２．０倍として撚り合わせたことを特徴とする。

又請求項２の発明では、前記型付け素線は、型付けの波ピッチＰｗを、前記金属素線の直径ｄの１０〜３５倍、かつ型付けの波高さｈを前記直径ｄの０．５〜４．０倍としたことを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記束撚りの撚りピッチは、１０〜２５ｍｍであることを特徴としている。

又請求項４の発明は、空気入りタイヤであって、請求項１〜３の何れかに記載の束撚り金属コードを用いたことを特徴としている。

叙上のごとく本発明は構成しているため、束撚り構造の有する利点を確保しながら、コード内へのゴム浸透性を高め、かつ寸法安定性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。

図１は、本発明の金属コードをカーカスコードとして採用した重荷重用の空気入りタイヤを例示する子午断面図である。

図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを少なくとも具えて構成される。

前記ベルト層７は、ベルトコードを用いた２枚以上（重荷重用タイヤの場合は３枚以上）のベルトプライから形成される。本例では、ベルト層７が、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１５°の角度で配列した半径方向最内側の第１のベルトプライ７Ａと、タイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の小角度で配列した第２〜４のベルトプライ７Ｂ〜７Ｄとの４枚構造の場合を例示している。このベルトプライ７Ａ〜７Ｄは、ベルトコードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上設けて重置されることにより、ベルト剛性を高めトレッド部２をタガ効果を有して補強している。

又前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。該カーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。又、このプライ本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５から半径方向外方に向かってのびる断面三角形状のビードエーペックスゴム８が配置され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強される。

そして本例では、前記カーカスコードに、本発明に係る金属コード１０を使用している。なお前記ベルトコードには、従来的な層撚り構造の金属コード（図示しない）を使用しているが、要求によりベルトコードに、本発明に係る金属コード１０を使用することもできる。

前記金属コード１０は、図２、３に示すように、同一の直径ｄを有するｎ本（ｎ＝９〜１２）の金属素線Ｆを同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせた１×ｎ構造の束撚り金属コードであって、その中心領域Ｃに位置する２本又は３本の内の金属素線Ｆｃは、コードの略全長さに亘って該中心領域Ｃ内に位置することにより、コードコア部１０ｃを形成する。又他の金属素線Ｆｏは、コードの略全長さに亘って前記中心領域Ｃ内に位置することがなく、前記コードコア部１０ｃの周囲に配されることにより、又は前記周囲と中心領域Ｃとの間で順次入れ替わって配されることにより、前記コードコア部１０ｃ周囲のコード外側部１０ｏを形成する。なお束撚りの撚りピッチは、従来的なタイヤ用の束撚り金属コードと同様、１０〜２５ｍｍの範囲が好ましく採用できる。

ここで、図２の如く、コードコア部１０ｃが３本の内の金属素線Ｆｃからなる場合には、コード外側部１０ｏは、前記コードコア部１０ｃの周囲に配される金属素線Ｆｏのみから形成される。又図３の如く、コードコア部１０ｃが２本の内の金属素線Ｆｃからなる場合には、コード外側部１０ｏは、前記コードコア部１０ｃの周囲と中心領域Ｃとの間で順次入れ替わる金属素線Ｆｏのみから形成されるか、或いは、前記周囲に配される数本（１本の場合も含む）の金属素線Ｆｏと、前記周囲と中心領域Ｃとの間で順次入れ替わる数本（１本の場合も含む）の金属素線Ｆｏとによって形成される。

なお前記「中心領域Ｃ」とは、コード断面中心Ｏからの距離Ｌｏを、前記金属素線Ｆの直径ｄの１．２５倍以下とした領域を意味し、又コード断面中心Ｏとは、コード断面を囲みうる円のうちの最小円の中心を意味する。

そして本発明においては、前記内の金属素線Ｆｃは、撚り合わせ前の状態において、型付けされない真直な非型付け素線２０からなるとともに、前記他の金属素線Ｆｏは、図４に示すように、撚り合わせ前の状態において、山部Ｊ１と谷部Ｊ２とを繰り返す２次元の波状（ジグザグ状を含む）に型付けされた型付け素線２１を少なくとも１本含んで構成される。

この金属コード１０では、コード外側部１０ｏをなす金属素線Ｆｏが、型付け素線２１を含むため、この素線間に隙間を設けることができ、コード外側部１０ｏ内へのゴム浸透性を確保することが可能となる。他方、コードコア部１０ｃをなす金属素線Ｆｃが非型付け素線２０のみから形成されるため、コードの伸び、縮みが効果的に規制でき、コード自体の寸法安定性を高めるとともに、圧縮荷重に対する抗力低下を抑えることが可能となる。

これは、コードコア部１０ｃがコードの芯をなし、かつ内の金属素線Ｆｃの展開長さ（コードを展開したときの長さ）が他の金属素線Ｆｏの展開長さよりも短いなど、強度メンバーとしての寄与が大きいためである。従って、例えば５本の非型付け素線２０と、５本の型付け素線２１とを用いた１×１０構造のコードを作成する場合などにおいて、コードコア部１０ｃに非型付け素線２０を用いた本発明に係るコードは、コードコア部１０ｃに型付け素線２１を含ませたものに比して、素線の構成が同じ場合でも、コードの伸び、縮みが相対的小さく、ゴム浸透性を確保しながら寸法安定性等を高めることが可能となる。なおコードコア部１０ｃに、型付け素線２１と非型付け素線２０とを混在させた場合には、この非型付け素線２０に引張荷重が集中するため破断し易く、コード強力を損ねるという他の問題も生じる。

ここで、前記ゴム浸透性の向上のためには、コード外側部１０ｏに、型付け素線２１を２本以上、さらには３以上、さらには４本以上、さらには５本以上含ませるのが好ましい。又コードコア部１０ｃをなす内の金属素線Ｆｃの本数は、３本を越えると、コードコア部１０ｃ内の中空スペースが増すなどゴム浸透の悪化を招き、逆に１本では充分な寸法安定性を得ることが難しくなる。

又前記型付け素線２１を、前述の如く２次元型付けとすることにより、例えばスパイラル状などの３次元型付けのものを用いる場合に比して、コードをコンパクトに形成することができ、束撚り構造にとって非常に有利となる。さらに２次元型付けは、加工が容易であり、かつ寸法精度を高めうるとともにその取り扱いを簡便とするという利点も有する。

又この２次元型付けでは、前記図４の如く、型付けの波ピッチＰｗを、前記金属素線の直径ｄの１０〜３５倍かつ、型付けの波高さｈを前記直径ｄの０．５〜４．０倍とするのが好ましい。前記波ピッチＰｗが直径ｄの１０倍未満、又は波高さｈが直径ｄの４．０倍を越えると、型付け加工によって素線に受けるダメージが大きくなり、強度低下の傾向となる。逆に、前記波ピッチＰｗが直径ｄの３５倍を越える、又は波高さｈが直径ｄの０．５倍未満になると、型付けが過小となって充分なゴム浸透性を確保することができなくなる。

又金属素線Ｆの前記直径ｄは、使用するコードとしての要求強度との関係で設定されるが、重荷重用タイヤの場合、０．１５〜０．３５ｍｍの範囲が好ましく、０．３５ｍｍをこえると柔軟性に欠けるなど、コードのしなやかさを損ねる傾向となる。逆に０．１５ｍｍ未満であると、細すぎてコード強力の点で不利となり、又製造上にも問題が生じる。なお金属素線Ｆには、従来的なタイヤ用の束撚り金属コードと同様、炭素含有量０．７０〜０．９０％の炭素鋼線を用いることが好ましく、０．７０％未満では強度が不十分となり、逆に０．９０％をこえると硬度が上がり過ぎ、破断し易くかつ生産性を損ねる傾向となる。またこの金属素線Ｆには、ゴムとの接着性を高める目的で、表面を、銅、スズ、亜鉛等あるいはこれらの合金でメッキすることができる。

なお本例では、前記金属コード１０として、外周にバラケ防止用のラッピング素線を設けない場合を例示しているが、要求によりラッピング素線を設ることもできる。又このような金属コード１０は、カーカスコード以外にも、ベルトコードとして、或いはビード補強層９（図１に示す）の補強コードとしても適宜使用することができる。

次に、このような金属コード１０を形成するには、図５に概念的に示すように、リール３０から巻き戻される金属素線Ｆのうち、２〜３本の内の金属素線Ｆｃの周囲に、他の金属素線Ｆｏを配置して束ねるとともに、この束３１を撚線機３２を用いて同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせることによって金属コード１０を形成できる。なお他の金属素線Ｆｏのうちの少なくとも１本には、リール３０と撚線機３２との間に配する型付け機３３によって２次元型付けが施される。

ここで、内の金属素線Ｆｃがコードコア部１０ｃを形成するように、内の金属素線Ｆｃをコードの略全長さに亘って前記中心領域Ｃ内に留めさせることが必要である。そのため、撚り合わ時に内の金属素線Ｆｃに作用させるバックテンションＴｃを、他の金属素線Ｆｏに作用させるバックテンションＴｏに比して大に、特に、バックテンションＴｏの１．２〜２．０倍、さらには１．４〜１．８倍に設定するのが好ましい。これによって、内の金属素線Ｆｃが中心領域Ｃから外れるのを確実に防止できる。本発明においては、内の金属素線Ｆｃに作用させるバックテンションＴｃをバックテンションＴｏの１．２〜２．０倍としている。なお、他の金属素線Ｆｏへの前記バックテンションＴｏは、通常、素線１本当たり０．５〜１．５ｋｇｆ（４．９〜１４．７Ｎ）の範囲である。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の効果を確認すべく、表１の仕様で試作した金属コードをカーカスコードとして用いた重荷重用タイヤ（タイヤサイズ１１Ｒ２２．５）を作成し、前記金属コードのゴム浸透性、及び寸法安定性をテストした。なお比較例１、２のコード断面を図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、比較例１のコードは、中心領域Ｃの素線が、周囲の素線と順次入れ替わるなどコードコア部を形成しておらず、又比較例２のコードは、コア部と外側部とで撚り方向、及び／又撚りピッチを違えた層撚り構造をなす。

なお表１以外のカーカス、ベルト層の仕様は、以下の如く同一である。

・ベルト層
プライ数：４枚、
コード：３＋８＋１３×０．２３（スチール）、
コード角：＋６５度／＋２０度／−２０度／−２０度
コード打込み数：２０本／５ｃｍ、
・カーカス
プライ数：１枚、
コード角：９０度、
コード打込み数：４０本／５ｃｍ、
（１）ゴム浸透性；
試供タイヤから金属コードをトッピングゴムが付着した状態で取り出し、その表面からできる限りゴムを除去した後、コード断面からナイフを入れて、隣り合う２本の素線を除去する。そして、除去された２本の素線と残りの素線との間に形成されている空隙にゴムが完全に充墳されている部分の長さを約１０ｃｍに亘って測定し、ゴムが充填されている部分の長さの全長さに対する比率をもってゴム浸透率とした。

（２）寸法安定性；
（２−１） ＪＩＳ Ｇ３５１０のスチールタイヤコード試験方法に準拠し、金属コードを、チャック間隔２５０ｍｍ、引張速度５０ｍｍ／分の条件にて引張試験を行い、荷重２．５Ｎから５０Ｎまでの伸びを、初期伸びとして測定した。値が小さいほどコ一ドの寸法安定性に優れている。
（２−２） ドラム走行試験機を用い、試供タイヤを、ＪＩＳに規定された内圧、最大荷重の条件にて、時速８０ｋｍ／ｈで２０万ｋｍ走行させた後、走行前後のタイヤ幅を測定し、走行前のタイヤ幅を１００とする指数で表示した。値が小さいほどコ一ドの寸法安定性に優れている。

表の如く実施例のコードは、ゴム浸透性を確保しつつ、寸法安定性を向上させうるのが確認できる。

本発明の金属コードをカーカスコードとして用いた空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 金属コードの一実施例を示す断面図である。 金属コードの他の実施例を示す断面図である。 型付け金属素線の一実施例を示す側面図である。 金属コードの製造装置を概念的に説明する線図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、表１の比較例の金属コードの断面図である。

符号の説明

１０ 金属コード
１０ｃ コードコア部
１０ｏ コード外側部
２０ 非型付け素線
２１ 型付け金属素線
Ｃ 中心領域
Ｆ 金属素線
Ｆｃ 内の金属素線
Ｆｏ 他の金属素線
Ｊ１ 山部
Ｊ２ 谷部

Claims (4)

1. 同一直径のｎ本（ｎ＝９〜１２）の金属素線を同一方向、同一ピッチで一度に撚り合わせた束撚り金属コードであって、
   中心領域に位置する２本又は３本の内の金属素線は、コードの略全長さに亘って該中心領域内に位置するコードコア部を形成し、
   かつ他の金属素線は、前記コードコア部の周囲に配されて又は前記周囲と中心領域との間で順次入れ替わって前記コードコア部周囲のコード外側部を形成するとともに、
   前記内の金属素線は、撚り合わせ前の状態において、型付けされない非型付け素線からなり、
   かつ前記他の金属素線は、撚り合わせ前の状態で、波の山部と谷部とを繰り返す２次元に型付けされた少なくとも１本の型付け素線を含み、
   しかも前記内の金属素線に作用させるバックテンションＴｃを、他の金属素線に作用させるバックテンションＴｏの１．２〜２．０倍として撚り合わせたことを特徴とするタイヤ用の束撚り金属コード。
2. 前記型付け素線は、型付けの波ピッチＰｗを、前記金属素線の直径ｄの１０〜３５倍かつ、型付けの波高さｈを前記直径ｄの０．５〜４．０倍としたことを特徴とする請求項１記載のタイヤ用の束撚り金属コード。
3. 前記束撚りの撚りピッチは、１０〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ用の束撚り金属コード。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の束撚り金属コードを用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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