JP4367846B2 - Steel cords and tires for rubber article reinforcement - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤや工業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるゴム物品補強用スチールコード(以下、単に「スチールコード」とも称する)およびこのスチールコードを補強材として適用したタイヤ、特には建設車両用タイヤに関する。 The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber articles (hereinafter, also simply referred to as “steel cord”) used as a reinforcing material for rubber articles such as tires and industrial belts, and a tire to which the steel cord is applied as a reinforcing material. Relates to tires for construction vehicles.
建設車両用タイヤは、荒れた地表面に対し重い負荷が課せられることから、カーカスやベルトなどの各補強層に使用するスチールコードには、高い引張り強さ(切断荷重)が求められる。このため、これらの補強層には、1本のコアストランドの周りに複数本のシースストランドを撚り合わせた、例えば、7×(3+9)構造や7×(3+9+15)構造などの、いわゆる複撚り構造のスチールコードが用いられている。 Since tires for construction vehicles impose heavy loads on rough ground surfaces, steel cords used for each reinforcing layer such as carcass and belt are required to have high tensile strength (cutting load). For this reason, these reinforcing layers have a so-called double twisted structure such as a 7 × (3 + 9) structure or a 7 × (3 + 9 + 15) structure in which a plurality of sheath strands are twisted around one core strand. Steel cord is used.
また、建設車両用タイヤは、荒れた地表面に対し重い負荷が課せられる結果として、外傷を受ける機会が多く、これに対し補強材としてのコードとして太い径のものを用いるか、単位長さ当りのコードの打込み本数を多くする対応がなされている。 In addition, construction vehicle tires are often subjected to trauma as a result of the heavy load imposed on the rough ground surface. On the other hand, cords with large diameters are used as reinforcing materials, or per unit length. Correspondence has been made to increase the number of codes to be entered.
ところが、複数本のストランドを撚り合わせた複撚りコードでは、素線の強力の総和に比べて撚り角に起因した減少では説明できないほどのコード強力の低下を招き、このことが問題となっていた。この問題の対策として、特許文献1には、一部素線の先行破断を回避してコード軸方向の強力の低下を抑制する手法が提案されている。
However, in the case of a double twisted cord in which a plurality of strands are twisted together, the strength of the strands of the strands of wire is less than that of the total strength of the strands, which cannot be explained by the decrease due to the twist angle, which is a problem. . As a countermeasure against this problem,
また、特許文献2では、タイヤのゴム重量を増加させることなく、かつ、隣接コード間での亀裂の早期伝播を生じさせることなく、耐カット性を向上させる手法が提案されている。
しかしながら、これまでの建設車両用タイヤの補強材としてのスチールコードは、次のような状況下において、必ずしも満足の得られるものではなかった。即ち、荒地走行を強いられる建設車両用タイヤのベルト層、特に第3および第4ベルト層は、比較的鈍的な突起物を踏んだ場合、大きく曲げられ、これらベルト層の補強コードの軸方向の引張り入力で、コード破断をきたすことがあった。一方、比較的鋭的な突起物を踏んだ場合には、突起物からのせん断力により、やはりコード破断が多く見られた。 However, conventional steel cords as reinforcing materials for construction vehicle tires have not always been satisfactory under the following circumstances. That is, the belt layers of construction vehicle tires, particularly the third and fourth belt layers, which are forced to run on rough land, are greatly bent when stepping on relatively blunt protrusions, and the axial direction of the reinforcement cords of these belt layers There was a case where the cord was broken when the tension was input. On the other hand, when a relatively sharp protrusion was stepped on, many cord breaks were also observed due to the shearing force from the protrusion.
このようなことから、建設車両用タイヤに補強材として適用するスチールコードには、コードの軸方向の引張り強さと、せん断方向の強さの両方が求められているが、特許文献1記載のスチールコードでは、コード軸方向の引張り強さは向上するものの、突起物からのせん断力に対する耐カット性は、コードの軸方向の引張り強さが向上する分しか向上せず、大幅な向上は望めなかった。 For this reason, steel cords used as reinforcements for construction vehicle tires are required to have both tensile strength in the axial direction of the cord and strength in the shearing direction. In the cord, the tensile strength in the cord axial direction is improved, but the cut resistance against the shearing force from the protrusions is improved only by the improvement in the tensile strength in the axial direction of the cord, and no significant improvement can be expected. It was.
また、特許文献2記載のスチールコードでは、コード軸方向の張力負担が悪いため、一部の素線に先行破断を生じ、素線の強力の総和に比べコード強力を高めることが困難であった。
Further, in the steel cord described in
そこで、本発明の目的は、コード軸方向の強力を低下させることなく、よって、タイヤ重量を増加させることなく、耐カット性を向上させたゴム物品補強用スチールコードおよびこのゴム物品補強用スチールコードを補強材として適用したタイヤを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a steel cord for reinforcing a rubber article and a steel cord for reinforcing a rubber article which has improved cut resistance without reducing the strength in the cord axial direction, and thus without increasing the tire weight. It is providing the tire which applied this as a reinforcing material.
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、複撚り構造のスチールコードのコード軸に直交する断面でのコード輪郭形状を所定形状とし、かつ、シースストランドの最外層を構成する素線径と該シースストランドの径との比を特定範囲内とすることにより前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor made a cord contour shape in a cross section perpendicular to the cord axis of a steel cord having a double twist structure to be a predetermined shape and to constitute the outermost layer of the sheath strand. The inventors have found that the object can be achieved by setting the ratio between the wire diameter and the diameter of the sheath strand within a specific range, and have completed the present invention.
即ち、本発明のゴム物品補強用スチールコードは、複数本の素線からなるコアストランドの周りに、複数本の素線からなるシースストランドを撚り合わせた複撚り構造のスチールコードにおいて、
コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状の最大径Aに対する最小径Bの比B/Aが0.76〜0.92の範囲内にあり、かつ、前記シースストランドの最外層を構成する素線の径dsと、該シースストランドの径Dsとの比ds/Dsが0.23〜0.34の範囲内であることを特徴とするものである。
That is, the steel cord for reinforcing rubber articles of the present invention is a steel cord having a double twist structure in which a sheath strand composed of a plurality of strands is twisted around a core strand composed of a plurality of strands,
The ratio B / A of the minimum diameter B to the maximum diameter A of the cord contour shape in a cross section orthogonal to the cord axis is in the range of 0.76 to 0.92, and the element constituting the outermost layer of the sheath strand The ratio ds / Ds between the diameter ds of the wire and the diameter Ds of the sheath strand is in the range of 0.23 to 0.34.
また、本発明のタイヤは、前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ことを特徴とするものである。 The tire of the present invention is characterized by using the steel cord for reinforcing rubber articles as a reinforcing material.
本発明によれば、コード軸方向の強力を低下させることなく、耐カット性を向上させたゴム物品補強用スチールコードが得られる。よって、このスチールコードを補強材として適用したタイヤ、特には建設車両用タイヤの耐久性を、タイヤ重量を増加させることなく大幅に向上させることができる。 According to the present invention, a steel cord for reinforcing rubber articles with improved cut resistance can be obtained without reducing the strength in the cord axial direction. Therefore, the durability of a tire, particularly a construction vehicle tire, to which this steel cord is applied as a reinforcing material can be significantly improved without increasing the tire weight.
以下、本発明の好適例のゴム物品補強用スチールコードについて、図1を参照して具体的に説明する。なお、図1は、コードの中心軸線に直交する面における、スチールコードの断面を示す図である。 Hereinafter, a steel cord for reinforcing rubber articles according to a preferred embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing a cross section of the steel cord in a plane orthogonal to the central axis of the cord.
図1に示すスチールコードでは、互いに平行に引き揃えられた2本のコアストランド1の周りに、6本のシースストランド2が撚り合わされている。また、このコードの外周にはラッピング素線3がコード外周に沿って螺旋状に巻回されている。
In the steel cord shown in FIG. 1, six
図1に示す好適例では、コアストランド1が全て同線径の素線からなる1+6の撚り構造を有する。かかるコアストランド1の本数およびこのコアストランド1を構成する素線の本数はともに特に制限されるべきものではないが、本発明の所期の目的を達成する上で、コアストランド1の本数は、好ましくは1〜2本であり、このコアストランド1を構成する素線の本数は、好ましくは3〜7本である。コアストランド1の構造については複数本の素線を撚り合わせたものであればよく、特にコアストランド1の構造を限定する必要はないが、好適には1×3、1+6、2+8等の撚り構造を挙げることができる。
In the preferred example shown in FIG. 1, the
また、図1に示す好適例では、シースストランド2がそのコア素線径よりもシース素線径の方が大きい3+7の撚り構造を有する。かかるシースストランド2の本数およびこのシースストランド2を構成する素線の本数もともに特に制限されるべきものではないが、コアストランド1の場合と同様に、本発明の所期の目的を達成する上で、シースストランド2の本数は、好ましくは6〜7本であり、このシースストランド2を構成する素線の本数は、好ましくは7〜12本である。シースストランド2の構造についても複数本の素線を撚り合わせたものであればよく、特にシースストランド2の構造を限定する必要はないが、好適には1+6、3+7等の撚り構造を挙げることができる。
In the preferred example shown in FIG. 1, the
本発明の複撚り構造のスチールコードにおいては、コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状の最大径Aに対する最小径Bの比B/Aが0.76〜0.92、好ましくは0.79〜0.89の範囲内であることが肝要である。 In the steel cord having the double twist structure of the present invention, the ratio B / A of the minimum diameter B to the maximum diameter A of the cord contour shape in a cross section orthogonal to the cord axis is 0.76 to 0.92, preferably 0.79. It is important to be within the range of ~ 0.89.
この比B/Aが0.76より小さい場合には、コードの耐カット性は向上するものの、コードが扁平になりすぎ、素線の強力の総和に比べ、コードの軸方向の強力が大幅に低下してしまうことになる。一方、比B/Aが0.92より大きい場合には、素線の強力の総和に比べコードの軸方向の強力低下は少ないが、コードの扁平による耐カット性の向上効果が得難くなる。 When this ratio B / A is smaller than 0.76, the cut resistance of the cord is improved, but the cord becomes too flat, and the strength of the cord in the axial direction is significantly larger than the total strength of the strands. It will fall. On the other hand, when the ratio B / A is larger than 0.92, the strength reduction in the axial direction of the cord is less than that of the total strength of the strands, but it becomes difficult to obtain the effect of improving the cut resistance due to the flatness of the cord.
また、本発明においては、シースストランド2の最外層を構成する素線の径dsと、このシースストランド2の径Dsとの比ds/Dsが0.23〜0.34、好ましくは0.25〜0.33の範囲内であることも肝要である。
In the present invention, the ratio ds / Ds between the diameter ds of the strand constituting the outermost layer of the
この比ds/Dsが0.23未満の場合には、シースストランド2の径Dsに対し素線径dsが小さくなりすぎるため、当該素線に張力負担時に応力が集中し易くなり、結果として一部の素線に先行破断が生じ、コード強力の低下を招くことになる。一方、比ds/Dsが0.34よりも大きい場合には、ストランドを構成する内層の素線径と外層の素線径の差が大きくなりすぎ、ストランド内の張力負担が大きく変わるため、やはり強力の低下を招き易くなる。
When this ratio ds / Ds is less than 0.23, the strand diameter ds becomes too small with respect to the diameter Ds of the
本発明においては、コアストランドとシースストランドとを線接触とし応力集中による破断を避けるため、コアストランドの最外層の撚り方向とシースストランドの最外層の撚り方向とを逆方向に撚ることが好ましい。 In the present invention, it is preferable to twist the outermost layer of the core strand and the outermost layer of the sheath strand in opposite directions in order to make the core strand and the sheath strand in line contact and avoid breakage due to stress concentration. .
また、ゴム物品の強度を確保するために、使用する素線には炭素含有量は0.80〜1.00重量%の高抗張力鋼を用いることが好ましい。 Moreover, in order to ensure the strength of the rubber article, it is preferable to use a high tensile strength steel having a carbon content of 0.80 to 1.00% by weight for the wire used.
さらに、コードの捻じれを抑制し、工場作業性などを確保するためには、コードの外周にラッピング素線3を巻き付けることが好ましい。
Further, in order to suppress twisting of the cord and ensure factory workability, it is preferable to wrap the wrapping
さらにまた、各ストランドを構成する素線は、素線径が0.20〜0.45mmの範囲にあることが好ましい。各素線の径が0.20mm未満では、スチールコードとして十分な引張り強さが得られず、一方、0.45mmを超えると、当該コードをタイヤに適用した場合に、タイヤ接地面内でのスチールコードの素線の表面歪みが増加して耐疲労性が低下するため、好ましくない。 Furthermore, the strands constituting each strand preferably have a strand diameter in the range of 0.20 to 0.45 mm. If the diameter of each strand is less than 0.20 mm, sufficient tensile strength as a steel cord cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 0.45 mm, when the cord is applied to a tire, This is not preferable because the surface strain of the strands of the steel cord increases and the fatigue resistance decreases.
本発明のスチールコードは、その多数本を所定の間隔で互いに平行に揃えてゴムシートに埋設してなるゴム引き布を、例えば、タイヤのカーカス及びベルトのいずれか少なくとも1層に補強材として適用することができる。その際には、スチールコードを、その短径がカーカスまたはベルトの層の厚み方向に沿うように配置する。 For the steel cord of the present invention, a rubberized cloth in which a large number of the steel cords are aligned in parallel with each other at a predetermined interval and embedded in a rubber sheet is applied as a reinforcing material to, for example, at least one layer of a carcass or a belt of a tire can do. In that case, the steel cord is arranged so that its minor axis is along the thickness direction of the carcass or belt layer.
本発明のスチールコードをベルトの補強材として適用する本発明のタイヤとして、例えば、図7に示す建設車両用タイヤを好適に挙げることができる。この建設車両用タイヤは、1対のビードコア20間でラジアル方向に延びるスチールコードのプライからなるカーカス21と、このカーカス21のクラウン部のタイヤ径方向外側に配置した、少なくとも2層、通常は6層のベルト22と、このベルト22のタイヤ径方向外側に配置したトレッド23とを具備する。本発明によれば、この建設車両用タイヤを荒地走行させ、比較的鈍的な突起物を踏んだ場合でも、ベルト補強コードの軸方向の強力を良好に保持できるため、コード破断が抑制され、また、比較的鋭的な突起物を踏んだ場合でも、コード破断が良好に抑制される。
As a tire of the present invention to which the steel cord of the present invention is applied as a belt reinforcing material, for example, a construction vehicle tire shown in FIG. 7 can be preferably cited. This construction vehicle tire has a
本発明を実施例に基づき説明する。
下記の表1に示す種々のスチールコードを製作した。これらスチールコードのコード軸に直交する断面構造について、実施例1および実施例2は図1に(実施例1と実施例2とは撚り方向が異なるだけで、断面構造は同じ)、実施例3は図2に、実施例4は図3に、従来例1は図4に、従来例2は図5に、また比較例は図6に夫々示す。なお、各ストランドに使用した素線は、炭素含有量0.82重量%の高抗張力鋼であった。
The present invention will be described based on examples.
Various steel cords shown in Table 1 below were produced. Regarding the cross-sectional structures perpendicular to the cord axis of these steel cords, Example 1 and Example 2 are shown in FIG. 1 (Examples 1 and 2 differ only in the twisting direction, and the cross-sectional structure is the same). 2, Example 4 is shown in FIG. 3, Conventional Example 1 is shown in FIG. 4, Conventional Example 2 is shown in FIG. 5, and Comparative Example is shown in FIG. In addition, the strand used for each strand was a high strength steel having a carbon content of 0.82% by weight.
これらスチールコードをサイズを36.00R51の建設車両用タイヤのベルト層に補強材として適用した。なお、各タイヤはスチールコードの重量が同等となるように設計した。従来例、比較例および実施例を適用した各タイヤを、JATMA規格の標準リムに組み込み建設車両に装着して平均車両速度40km/hで1000時間走行後に、各タイヤの周方向の1/5相当の部分において、スチールコードを適用した各層に達したカット個数を数えた。 These steel cords were applied as a reinforcing material to the belt layer of a tire for construction vehicles having a size of 36.00R51. Each tire was designed so that the weight of the steel cord was equal. Each tire to which the conventional example, the comparative example, and the example are applied is assembled in a standard rim of JATMA standard and mounted on a construction vehicle, and after traveling for 1000 hours at an average vehicle speed of 40 km / h, it corresponds to 1/5 of the circumferential direction of each tire. In this part, the number of cuts that reached each layer to which the steel cord was applied was counted.
また、各コードの強力発揮率を次のようにして求めた。
(コード強力発揮率)=(コード破断強力)/(素線破断強力の総和)
得られた結果を下記の表1に示す。
In addition, the strong performance rate of each cord was determined as follows.
(Strength of cord strength) = (Strength of cord breaking) / (Sum of strand breaking strength)
The obtained results are shown in Table 1 below.
上記表1の結果から、実施例1〜4のスチールコードにおいては、いずれも従来例1、2や比較例に比して、軸方向の強力と耐カット性とが向上していることが分かる。 From the results of Table 1 above, it can be seen that the steel cords of Examples 1 to 4 have improved axial strength and cut resistance as compared to Conventional Examples 1, 2 and Comparative Examples. .
1 コアストランド
2 シースストランド
3 ラッピング素線
20 ビードコア
21 カーカス
22 ベルト
23 トレッド
1
Claims (6)
コード軸に直交する断面でのコード輪郭形状の最大径Aに対する最小径Bの比B/Aが0.76〜0.92の範囲内にあり、かつ、前記シースストランドの最外層を構成する素線の径dsと、該シースストランドの径Dsとの比ds/Dsが0.23〜0.34の範囲内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。 In a steel cord of a double twist structure in which a sheath strand consisting of a plurality of strands is twisted around a core strand consisting of a plurality of strands,
The ratio B / A of the minimum diameter B to the maximum diameter A of the cord contour shape in a cross section orthogonal to the cord axis is in the range of 0.76 to 0.92, and the element constituting the outermost layer of the sheath strand A steel cord for reinforcing rubber articles, wherein a ratio ds / Ds between the diameter ds of the wire and the diameter Ds of the sheath strand is in the range of 0.23 to 0.34.
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