JP4915286B2 - Steel cord for rubber reinforcement and pneumatic radial tire using the same - Google Patents
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Description
本発明は、1+6構成の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、更に詳しくは、コードとゴムとの間に十分な接着性を確保しながら、コード径を可及的に小さくし、かつ寸法変化を抑制することを可能にした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する。 The present invention relates to a 1 + 6 rubber reinforcing steel cord and a pneumatic radial tire using the same. More specifically, the cord diameter is made as small as possible while ensuring sufficient adhesion between the cord and rubber. The present invention relates to a steel cord for reinforcing rubber that is made small and capable of suppressing dimensional changes, and a pneumatic radial tire using the same.
1本の芯素線の外側にN本(例えば、3本〜8本)の側素線を撚り合わせてなる1+N構成のスチールコードのゴム浸透性を改善するために、芯素線に波状又は螺旋状の癖付けを施したり、或いは、芯素線の癖付けに加えてコードを偏平形状にすることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、ゴム浸透性の確保の観点から、N本の素線を同時に撚り合わせてなる1×N構成のオープン構造の検討も進められている。 In order to improve the rubber permeability of a steel cord having a 1 + N configuration in which N (for example, 3 to 8) side strands are twisted outside one core strand, the core strand is corrugated or It has been proposed to apply a spiral brazing or to flatten the cord in addition to the brazing of the core wire (see, for example, Patent Document 1). Further, from the viewpoint of ensuring rubber permeability, an open structure having a 1 × N configuration in which N strands are simultaneously twisted is also being studied.
しかしながら、従来の1+N構成のスチールコードにおいては、N本の側素線の内接円の内側で癖付けされた芯素線が振幅するため、コード径が大きくなる傾向があり、その結果として、ゴムとコードとの複合体からなるシートを成形したとき、そのシートが厚くなり、軽量化の点で不利である。 However, in the steel cord of the conventional 1 + N configuration, the core strand brazed inside the inscribed circle of the N side strands has an amplitude, so that the cord diameter tends to increase. As a result, When a sheet made of a composite of rubber and cord is formed, the sheet becomes thick, which is disadvantageous in terms of weight reduction.
一方、1×N構成のオープン構造を有するスチールコードは、ゴム浸透性が良く、ゴムとコードとの複合体の厚さを低減することが可能であるが、オープン構造であるが故に伸びが大きくなる傾向がある。そのため、例えば、1×N構成のオープン構造を有するスチールコードを空気入りラジアルタイヤのベルト層に用いた場合、走行後にタイヤの寸法変化が起き易いという欠点がある。
本発明の目的は、コードとゴムとの間に十分な接着性を確保しながら、コード径を可及的に小さくし、かつ寸法変化を抑制することを可能にした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を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a steel cord for rubber reinforcement capable of reducing a cord diameter as much as possible and suppressing a dimensional change while ensuring sufficient adhesion between the cord and rubber. It is to provide a pneumatic radial tire using the tire.
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、螺旋状の癖付けを施した1本の芯素線の外側に6本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有するスチールコードにおいて、前記芯素線が前記側素線よりも細いものであり、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチが前記側素線の撚りピッチと同一であり、前記芯素線の外接円の短径disが該芯素線の素線径dcに対してdis>dcであり、前記側素線の外接円の短径Dosが該側素線の素線径dsに対して2ds<Dos<3dsであり、前記側素線の外接円の長径Dolが該側素線の素線径dsに対して2.73ds<Dol<4.5dsであり、かつ前記短径Dosと前記長径Dolとの比がDol/Dos>1.2であることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a steel cord for reinforcing rubber according to the present invention has six side strands twisted and arranged on the outside of one core strand subjected to helical brazing, and the core In the steel cord having a flat structure in which the circumscribed circle of the element wire and the circumscribed circle of the side element wire each have an elliptical shape, the core element wire is thinner than the side element wire, and the twist direction of the core element wire Is the same as the twist direction of the side strands, the brazing pitch of the core strands is the same as the twist pitch of the side strands, and the short diameter dis of the circumscribed circle of the core strands is the core strand Dis> dc with respect to the element wire diameter dc, the short diameter Dos of the circumscribed circle of the side element wire is 2ds <Dos <3ds with respect to the element wire diameter ds of the side element wire, and the side element wire The long diameter Dol of the circumscribed circle is 2.73 ds <Dol <4.5 with respect to the strand diameter ds of the side strand. S, and and wherein the ratio of the minor Dos and the major axis Dol is characterized in that a Dol / Dos> 1.2.
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、ベルト層にスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記スチールコードは、螺旋状の癖付けを施した1本の芯素線の外側に6本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有し、前記芯素線が前記側素線よりも細いものであり、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチが前記側素線の撚りピッチと同一であり、前記芯素線の外接円の短径disが該芯素線の素線径dcに対してdis>dcであり、前記側素線の外接円の短径Dosが該側素線の素線径dsに対して2ds<Dos<3dsであり、前記側素線の外接円の長径Dolが該側素線の素線径dsに対して2.73ds<Dol<4.5dsであり、かつ前記短径Dosと前記長径Dolとの比がDol/Dos>1.2であることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a pneumatic radial tire according to the present invention is a pneumatic radial tire using a steel cord as a belt layer, wherein the steel cord is a single core element with a helical brazing. 6 side strands are twisted and arranged on the outside of the wire, and a circumscribed circle of the core strand and a circumscribed circle of the side strand have an elliptical shape, respectively, The twisted direction of the core strand is the same as the twist direction of the side strand, and the brazing pitch of the core strand is the same as the twist pitch of the side strand. The short diameter dis of the circumscribed circle of the core element wire is dis> dc relative to the element wire diameter dc of the core element wire, and the short diameter Dos of the circumcircle of the side element wire is the element of the side element wire The length of the circumscribed circle of the side strand is 2ds <Dos <3ds with respect to the wire diameter ds Dol is 2.73 ds <Dol <4.5 ds with respect to the strand diameter ds of the side strand, and the ratio of the short diameter Dos to the long diameter Dol is Dol / Dos> 1.2. It is a feature.
本発明では、1+6構成の偏平構造を有するスチールコードにおいて、芯素線を側素線よりも細くし、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチを側素線の撚りピッチと同一とし、芯素線の外接円の短径dis、側素線の外接円の短径Dos、側素線の外接円の長径Dol、及び、短径Dosと長径Dolとの比を規定することにより、偏平化処理した際の芯素線と側素線との接触を少なくし、かつ側素線間への芯素線の割り込みを生じさせるため、1×6構成のスチールコードと同様のゴム浸透性を確保すると共に、従来の1+6構成のスチールコードに比べてコード径の増大を抑えることができる。従って、スチールコードのゴムに対する接着性を十分に確保しながら、コード径を可及的に小さくすることが可能になる。 In the present invention, in a steel cord having a flat structure of 1 + 6 configuration, the core strand is made thinner than the side strand, the twist direction of the core strand is the same as the twist direction of the side strand, and the core strand is brazed The pitch is the same as the twisting pitch of the side strands, the short diameter dis of the circumcircle of the core strand, the short diameter Dos of the circumcircle of the side strand, the long diameter Dol of the circumcircle of the side strand, and the short diameter Dos By defining the ratio with the long diameter Dol, the contact between the core element wire and the side element wire when flattened is reduced, and an interruption of the core element wire between the side element wires is generated. The rubber permeability similar to that of the steel cord having the 6 configuration can be secured, and an increase in the cord diameter can be suppressed as compared with the steel cord having the conventional 1 + 6 configuration. Therefore, the cord diameter can be made as small as possible while sufficiently securing the adhesion of the steel cord to the rubber.
また、側素線の内側には芯素線を配置しているため、1×6構成のスチールコードの欠点である低荷重時での伸びの発生を抑制することができる。そのため、上記スチールコードをゴム製品の補強材として用いた場合、ゴム製品の使用に伴う寸法変化を抑制することができる。特に、上記スチールコードを空気入りラジアルタイヤのベルト層に用いた場合には、タイヤの走行に伴う寸法変化(外径成長)を抑制することができる。 Moreover, since the core strand is arrange | positioned inside the side strand, generation | occurrence | production of the elongation at the time of the low load which is a fault of the steel cord of a 1x6 structure can be suppressed. Therefore, when the steel cord is used as a reinforcing material for rubber products, it is possible to suppress dimensional changes associated with the use of rubber products. In particular, when the steel cord is used for a belt layer of a pneumatic radial tire, a dimensional change (outer diameter growth) associated with running of the tire can be suppressed.
本発明において、側素線の素線径は0.20mm〜0.45mmであることが好ましい。このような寸法は空気入りラジアルタイヤのベルト層において好適である。但し、本発明のゴム補強用スチールコードは、ベルト層の以外のタイヤ構成部材やコンベヤベルト等のゴム製品の補強材として使用することも可能である。 In this invention, it is preferable that the strand diameter of a side strand is 0.20 mm-0.45 mm. Such dimensions are suitable for the belt layer of a pneumatic radial tire. However, the steel cord for reinforcing rubber of the present invention can also be used as a reinforcing member for rubber products such as tire constituent members other than belt layers and conveyor belts.
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示し、1はトレッド部、2はサイドウォール部、3はビード部である。左右一対のビード部3,3間にはカーカス層4が装架され、そのカーカス層4の端部がビードコア5の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層のベルト層6,6が埋設されている。これらベルト層6,6は補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層6の補強コードとしては、1+6構成のスチールコードが使用されている。更に必要に応じて、ベルト層6,6の外周側には、補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を配置しても良い。
FIG. 1 shows a pneumatic radial tire according to an embodiment of the present invention, where 1 is a tread portion, 2 is a sidewall portion, and 3 is a bead portion. A carcass layer 4 is mounted between the pair of left and right bead portions 3, 3, and an end portion of the carcass layer 4 is folded around the
図1は乗用車用又はライトトラック用の空気入りラジアルタイヤを図示するものであるが、本発明は図2に示すようなトラック・バス用の空気入りラジアルタイヤにも適用することが可能である。 FIG. 1 illustrates a pneumatic radial tire for passenger cars or light trucks, but the present invention can also be applied to a pneumatic radial tire for trucks and buses as shown in FIG.
図3は本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層に使用される1+6構成のスチールコードを示す断面図である。図3に示すように、スチールコード10は、螺旋状の癖付けを施した1本の芯素線11の外側に6本の側素線12を撚り合わせて配置し、かつ芯素線11の外接円C11及び側素線の外接円C12がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有している。これら外接円C11,C12は長径方向が互いに一致している。芯素線11としては側素線12よりも細いものが使用されている。ベルトコードとして、芯素線11の素線径dcは0.10mm〜0.38mmの範囲とし、側素線12の素線径dsは0.20mm〜0.45mmの範囲にすると良い。また、芯素線11の素線径dcと側素線12の素線径dsとの比は、1.18≦ds/dc≦4.50の関係にすると良い。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a 1 + 6 steel cord used for the belt layer of the pneumatic radial tire of the present invention. As shown in FIG. 3, the
スチールコード10において、芯素線11及び側素線12はいずれも螺旋状に癖付けするものであるが、芯素線11の捩じれ方向は側素線12の撚り方向と同一であり、芯素線11の癖付けピッチは側素線12の撚りピッチと同一である。そのため、撚り合わせ後に偏平化処理した際の芯素線11と側素線12との接触が少なくなり、しかも側素線12,12間への芯素線11の割り込みを生じ易くなる。つまり、芯素線11の捩じれ方向が側素線12の撚り方向と逆である場合、又は、芯素線11の癖付けピッチが側素線12の撚りピッチと異なる場合、偏平化処理した際に芯素線11と側素線12とが互いに接触して側素線12,12間への芯素線11の割り込みを阻止するのである。
In the
上述のように芯素線11と側素線12との接触を少なくし、側素線12,12間への芯素線11の割り込みを生じ易くすることにより、1×6構成のスチールコードと同様のゴム浸透性を確保すると同時に、従来の1+6構成のスチールコードに比べてコード径の増大を抑えることができる。従って、スチールコード10のゴムに対する接着性を十分に確保しながら、コード径を可及的に小さくすることが可能になる。コード径を小さくすることはベルト層6を薄くしてタイヤを軽量化する上で有利である。
As described above, the contact between the
ここで、芯素線11の外接円C11の短径disは、芯素線11の素線径dcに対して、dis>dcの関係にすると良い。つまり、dis>dcとすることで3次元の癖付けとする。但し、コードとゴムとの複合体を軽量化するために3dc>disを満足することが望ましく、更に望ましくは2.5dc>disであり、更に望ましくは2dc>disである。
Here, the short diameter dis of the circumscribed circle C <b> 11 of the
側素線12の外接円C12の短径Dosは、側素線12の素線径dsに対して、2ds<Dos<3dsの関係にすると良い。つまり、Dos<3dsとすることで芯素線11が隣接する側素線12,12間に食い込んだ状態にする。但し、側素線12の内側には芯素線11を配置する必要があるため2ds<Dosを満足することが望ましい。
The short diameter Dos of the circumscribed circle C12 of the
側素線12の外接円C12の長径Dolは、側素線12の素線径dsに対して、2.73ds<Dol<4.5dsの関係にすると良い。つまり、2.73ds<Dolとすることで芯素線11及び側素線12の間隔を確保し、ゴム浸透性を高めることができる。但し、コードのバラケを防止するために4.5ds>Dolを満足することが望ましい。
The major axis Dol of the circumscribed circle C12 of the
側素線12の外接円C12の短径Dosと長径Dolとの比は、Dol/Dos>1.2の関係にすると良い。つまり、Dol/Dos>1.2によりゴム浸透性に優れた偏平構造を規定する。但し、コードのバラケを防止するために2.0>Dol/Dosを満足することが望ましい。
The ratio of the short diameter Dos to the long diameter Dol of the circumscribed circle C12 of the
上述したスチールコード10は、空気入りラジアルタイヤのベルト層6において、その長径方向がベルト層6の面方向と一致するようにコートゴム中に埋設される。そして、このようなスチールコード10をベルト層6に使用した空気入りラジアルタイヤでは、スチールコード10のゴムに対する接着性が良好であり、しかもコード径(側素線12の外接円C12の短径Dos)が小さいためベルト層6を薄くして軽量化が可能である。また、スチールコード10の側素線12の内側には芯素線11が存在するため、タイヤの走行に伴う寸法変化(外径成長)を抑制することができる。
The
螺旋状の癖付けを施した1本の芯素線の外側に6本の側素線(ds=0.25mm)を撚り合わせて配置し、かつ芯素線の外接円及び側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす1+6構成のスチールコードにおいて、芯素線を側素線よりも細くし、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチを側素線の撚りピッチと同一とし、芯素線の素線径dc、芯素線の外接円の長径dil及び短径dis、並びに、側素線の外接円の長径Dol及び短径Dosを表1のように種々異ならせた実施例1〜3及び比較例1〜4のスチールコードを用意した。対比のため、比較例5として、6本の素線(ds=0.25mm)を撚り合わせてなる1×6構成のスチールコードを用意した。 Six side strands (ds = 0.25 mm) are twisted and arranged on the outside of one core strand subjected to spiral brazing, and the circumscribed circle of the core strand and the circumscribing of the side strand In a steel cord with a 1 + 6 configuration in which each circle has an elliptical shape, the core strand is made thinner than the side strand, the twist direction of the core strand is the same as the twist direction of the side strand, and the brazing pitch of the core strand Is equal to the twisting pitch of the side strands, and the strand diameter dc of the core strand, the major axis dir and minor axis dis of the circumcircle of the core strand, and the major axis Dol and minor axis Dos of the circumcircle of the side strand As shown in Table 1, steel cords of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 differently prepared were prepared. For comparison, as Comparative Example 5, a steel cord having a 1 × 6 configuration formed by twisting six strands (ds = 0.25 mm) was prepared.
これら実施例1〜3及び比較例1〜5のスチールコードについて、下記の方法により、ゴム浸透率及び初期伸び率を評価し、その結果を表1に併せて示した。 For the steel cords of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5, the rubber penetration rate and the initial elongation rate were evaluated by the following methods, and the results are also shown in Table 1.
ゴム浸透率:
各スチールコードをゴム被覆してコード当たり10Nの引っ張り荷重を掛けた状態で加硫した後、該スチールコードを分解し、ゴム浸透率(芯部へのゴム浸透具合)を求めた。ここで、「100%」は芯部まで完全にゴムが浸透している状態を意味する。
Rubber penetration rate:
Each steel cord was covered with rubber and vulcanized in a state where a tensile load of 10 N per cord was applied, and then the steel cord was disassembled to obtain the rubber penetration rate (the degree of rubber penetration into the core). Here, “100%” means a state in which the rubber has completely penetrated to the core.
初期伸び率:
JIS G3510に準拠して、各スチールコードの初期伸び率(%)を求めた。つまり、各スチールコードに対する引っ張り荷重を徐々に増加させ、そのときの伸び率を測定し、荷重100N時の伸び率と荷重5N時の伸び率との差を求め、これを初期伸び率とした。
Initial elongation:
The initial elongation (%) of each steel cord was determined in accordance with JIS G3510. That is, the tensile load with respect to each steel cord was gradually increased, the elongation at that time was measured, the difference between the elongation at the time of load 100N and the elongation at the time of load 5N was determined, and this was used as the initial elongation.
この表1から明らかなように、実施例1〜3のスチールコードは、ゴム浸透率が高く、しかも1×6構成のスチールコード(比較例5)に比べて初期伸び率が小さいものであった。 As is apparent from Table 1, the steel cords of Examples 1 to 3 had a high rubber penetration rate, and the initial elongation was smaller than that of a steel cord having a 1 × 6 configuration (Comparative Example 5). .
一方、比較例1のスチールコードは、物性的には問題がないものの、Dos/dsが大き過ぎるため、コードとゴムとの複合体を成形したときゲージ厚が過大になるという不都合があった。比較例2のスチールコードは、dis/dcが1.00であって芯素線に2次元の癖付けが施されているため、ゴム浸透率が不十分であった。比較例3のスチールコードは、Dos/dsが小さ過ぎ、しかもDol/dsが大き過ぎるため、ゴム浸透率が不十分であった。比較例4のスチールコードは、Dol/Dosが小さ過ぎるため、ゴム浸透率が不十分であった。 On the other hand, the steel cord of Comparative Example 1 has no problem in terms of physical properties, but has a disadvantage that the gauge thickness becomes excessive when a composite of cord and rubber is formed because Dos / ds is too large. The steel cord of Comparative Example 2 had a dis / dc of 1.00, and the core wire was two-dimensionally brazed, so that the rubber penetration rate was insufficient. The steel cord of Comparative Example 3 had an insufficient rubber penetration rate because Dos / ds was too small and Dol / ds was too large. The steel cord of Comparative Example 4 had insufficient rubber penetration because Dol / Dos was too small.
次に、螺旋状の癖付けを施した1本の芯素線の外側に6本の側素線(ds=0.37mm)を撚り合わせて配置し、かつ芯素線の外接円及び側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす1+6構成のスチールコードにおいて、芯素線を側素線よりも細くし、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチを側素線の撚りピッチと同一とし、芯素線の素線径dc、芯素線の外接円の長径dil及び短径dis、並びに、側素線の外接円の長径Dol及び短径Dosを表2のように設定した実施例4のスチールコードを用意した。対比のため、比較例6として、6本の素線(ds=0.37mm)を撚り合わせてなる1×6構成のスチールコードを用意した。 Next, six side strands (ds = 0.37 mm) are twisted and arranged on the outside of one core strand subjected to spiral brazing, and the circumscribed circle and side segments of the core strand are arranged. In the steel cord of 1 + 6 configuration in which the circumscribed circles of the wires are each elliptical, the core strand is made thinner than the side strand, the twist direction of the core strand is the same as the twist direction of the side strand, The brazing pitch is the same as the twisting pitch of the side strands, the core wire diameter dc, the core circle circumscribed circle long diameter dir and short diameter dis, and the side strand circumscribed circle major diameter Dol and short A steel cord of Example 4 in which the diameter Dos was set as shown in Table 2 was prepared. For comparison, a steel cord having a 1 × 6 configuration in which six strands (ds = 0.37 mm) were twisted was prepared as Comparative Example 6.
これら実施例4及び比較例6のスチールコードについて、上述の方法により、ゴム浸透率及び初期伸び率を評価し、その結果を表2に併せて示した。 With respect to the steel cords of Example 4 and Comparative Example 6, the rubber penetration rate and the initial elongation rate were evaluated by the method described above, and the results are also shown in Table 2.
また、実施例4及び比較例6のスチールコードをベルト層に使用した空気入りラジアルタイヤ(タイヤサイズ:11R22.5)を製作し、その外径成長を評価した。即ち、5万kmのフィールド走行後、溝底でのタイヤ外径を測定し、新品時からの成長量を求めた。評価結果は、比較例6を100とする指数にて示した。この指数値が小さいほど外径成長が少ないことを意味する。
Further, pneumatic radial tires (tire size: 11R22.5) using the steel cords of Example 4 and Comparative Example 6 as belt layers were manufactured, and the outer diameter growth was evaluated. That is, after running on a field of 50,000 km, the tire outer diameter at the bottom of the groove was measured, and the amount of growth from when it was new was determined. The evaluation results are shown as an index with Comparative Example 6 as 100. A smaller index value means less outer diameter growth.
この表2から明らかなように、実施例4のスチールコードは、ゴム浸透率が高く、しかも1×6構成のスチールコード(比較例6)に比べて初期伸び率が小さいものであった。また、実施例4の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は走行に伴う外径成長が少ないものであった。 As is apparent from Table 2, the steel cord of Example 4 had a high rubber penetration rate and a small initial elongation as compared with a steel cord having a 1 × 6 configuration (Comparative Example 6). Further, the pneumatic radial tire using the steel cord of Example 4 as the belt layer had little outer diameter growth accompanying traveling.
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ベルト層
10 スチールコード
11 芯素線
12 側素線
C11 芯素線の外接円
C12 側素線の外接円
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